中南大學《數(shù)據(jù)結構與算法》2022-2023學年第一學期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結構與算法》2022-2023學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、對于一個需要頻繁進行插入、刪除和查找操作的數(shù)據(jù)集合，假設數(shù)據(jù)的規(guī)模較大且分布較為隨機。以下哪種數(shù)據(jù)結構在平均情況下能夠提供較好的性能？（）A.鏈表B.有序數(shù)組C.哈希表D.棧2、設計一個基于藍牙模塊和手機應用的智能家居遙控器，實現(xiàn)對家居設備的遠程控制。3、設計一個基于數(shù)字信號處理的音頻降噪耳機系統(tǒng)，有效降低環(huán)境噪聲對音頻的干擾。4、在二叉搜索樹中，左子樹的所有節(jié)點值都小于根節(jié)點值，右子樹的所有節(jié)點值都大于根節(jié)點值。假設存在一個二叉搜索樹，插入一系列值：50、30、70、20、40、60、80。在插入這些值后，要查找值為60的節(jié)點，以下哪種查找路徑是正確的？（）A.50-70-60B.50-30-40-60C.50-70-80-60D.50-30-20-605、設計一個高頻功率放大器電路，工作頻率在100MHz以上，輸出功率不小于10W，效率不低于50%，給出電路結構和調試方法。6、設計一個基于藍牙模塊的智能體重秤，能夠測量體重、體脂率、肌肉量等身體指標，并將數(shù)據(jù)上傳至云端。7、根據(jù)通信原理，設計一個衛(wèi)星通信車載終端的收發(fā)系統(tǒng)，能夠在移動中保持穩(wěn)定的通信連接。8、設計一個電子琴電路，能夠產(chǎn)生不同音符的聲音，具有音量調節(jié)、音色選擇等功能。9、基于通信編碼技術設計一個糾錯編碼系統(tǒng)，能夠對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行編碼和糾錯，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?0、快速排序是一種高效的排序算法。對于快速排序的性能和特點，以下描述哪一項是不正確的？（）A.快速排序通過選擇一個基準元素，將數(shù)組分為小于基準和大于基準的兩部分，然后對這兩部分分別進行排序B.快速排序在平均情況下的時間復雜度為O(nlogn)，最壞情況下的時間復雜度為O(n^2)C.快速排序是一種不穩(wěn)定的排序算法，可能會改變相同元素的相對順序D.快速排序的空間復雜度主要取決于遞歸調用的棧空間，最壞情況下為O(n)11、采用模擬電子技術設計一個函數(shù)信號發(fā)生器，能夠產(chǎn)生正弦波、方波和三角波等常見信號，且頻率和幅度可調。12、當需要構建一個能夠表示家族關系的樹形數(shù)據(jù)結構時，假設每個節(jié)點代表一個家庭成員，并且需要方便地查找某個成員的祖先和后代。以下哪種樹形結構最合適？（）A.二叉樹B.二叉搜索樹C.多叉樹D.紅黑樹13、設計一個基于運算放大器的差分放大器電路，具有高共模抑制比和低噪聲特性。14、設計一個基于運算放大器的微分器電路，能夠對輸入信號進行微分運算，輸入信號頻率范圍為0-100Hz。15、設計一個音頻濾波器擴展電路，能夠增加濾波器的濾波類型和頻率范圍，并且具有自動調節(jié)功能。16、在一個需要對大量數(shù)據(jù)進行去重操作的數(shù)據(jù)處理任務中，以下哪種數(shù)據(jù)結構可以有效地幫助實現(xiàn)這個功能？（）A.集合B.樹C.鏈表D.隊列17、隊列也是一種常見的數(shù)據(jù)結構，遵循先進先出的原則。假設一個打印任務隊列，有文檔A、B、C依次進入隊列，打印機每次只能處理一個任務。當打印機處理完當前任務后，會從隊列頭部取出下一個任務進行打印。如果文檔A正在打印，此時文檔D進入隊列，那么接下來打印機將打印哪個文檔？（）A.BB.CC.DD.不確定18、在一個最小堆中，刪除堆頂元素后，需要重新調整堆以保持其性質。以下哪種操作是正確的？（）A.將最后一個元素移到堆頂，然后向下調整B.將第一個元素移到末尾，然后向上調整C.重新構建整個堆D.不進行任何操作19、設計一個簡單的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，工作頻率在ISM頻段，傳輸距離不小于100米，數(shù)據(jù)傳輸速率不低于1Mbps，說明系統(tǒng)組成和關鍵技術。20、假設要實現(xiàn)一個可以快速查找兩個節(jié)點之間是否存在路徑的圖數(shù)據(jù)結構。以下哪種表示方法和搜索算法的組合最適合？（）A.鄰接矩陣和深度優(yōu)先搜索B.鄰接表和廣度優(yōu)先搜索C.鄰接矩陣和廣度優(yōu)先搜索D.鄰接表和深度優(yōu)先搜索21、利用通信原理知識，設計一個無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，能夠在一定距離內(nèi)穩(wěn)定傳輸數(shù)字信號，具備抗干擾和糾錯能力，且傳輸速率達到特定要求。22、設計一個基于數(shù)字信號處理的語音降噪系統(tǒng)，能夠有效降低環(huán)境噪聲對語音信號的影響，提高語音質量。23、設計一個音頻均衡器參數(shù)自動調整與存儲電路，能夠根據(jù)輸入音頻信號自動調整均衡器參數(shù)，并將參數(shù)存儲起來供下次使用。24、設計一個數(shù)字存儲示波器數(shù)據(jù)處理電路，能夠對示波器采集的數(shù)據(jù)進行處理和分析，并且具有圖形顯示功能。25、設計一個基于Wi-Fi6的無線局域網(wǎng)（WLAN）系統(tǒng)，實現(xiàn)高速穩(wěn)定的網(wǎng)絡連接，給出系統(tǒng)組成和關鍵技術。26、設計一個基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛的存取、車位的分配和安全監(jiān)控功能。27、設計一個簡單的數(shù)字示波器的觸發(fā)電路，能夠準確捕捉輸入信號的特定特征，闡述觸發(fā)電路的原理和設計。28、在一個鏈式存儲的棧中，進行出棧操作時，需要判斷棧是否為空，判斷條件是？（）A.棧頂指針為NULLB.棧頂指針指向的節(jié)點數(shù)據(jù)為NULLC.棧頂指針的值小于0D.棧頂指針的值大于棧的最大容量29、設計一個基于無線通信技術的智能交通信號控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)實時交通流量優(yōu)化信號燈時間。30、設計一個基于無線傳感器網(wǎng)絡的森林火災監(jiān)測預警系統(tǒng)，能夠及時發(fā)現(xiàn)火災并發(fā)出警報。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）假設一個電商平臺要進行促銷活動，需要根據(jù)用戶的購買歷史和瀏覽記錄為其推薦相關商品。請設計數(shù)據(jù)結構來存儲用戶的行為數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)推薦算法，能夠快速為用戶生成個性化的商品推薦列表。2、（本題5分）在一個大型企業(yè)的項目管理系統(tǒng)中，需要管理項目信息、任務分配、員工工作進度和項目資源等。設計一種數(shù)據(jù)結構來存儲這些信息，支持項目的創(chuàng)建、修改和刪除，任務的分配和跟蹤，員工工作進度的更新和項目資源的調配，并能夠及時發(fā)現(xiàn)項目中的風險和問題。3、（本題5分）一個在線購物車系統(tǒng)需要管理商品信息，包括商品編號、商品名稱、商品數(shù)量、商品單價、總價等。系統(tǒng)要能夠快速計算購物車總價、按照商品單價對商品進行排序、添加商品、修改商品數(shù)量、刪除商品。請設計合理的數(shù)據(jù)結構和算法，并提供代碼實現(xiàn)和性能分析。4、（本題5分）一個在線學習平臺需要管理課程信息，包括課程編號、課程名稱、授課教師、課程簡介、選課人數(shù)等。平臺要實現(xiàn)快速查找特定課程、按照選課人數(shù)對課程進行排序、新增和刪除課程，以及修改課程信息的功能。請設計相應的數(shù)據(jù)結構和算法，并給出完整的代碼實現(xiàn)，同時討論其時間和空間效率。5、（本題5分）某網(wǎng)約車平臺需要根據(jù)乘客的出發(fā)地和目的地，快速匹配附近的司機。設計合適的數(shù)據(jù)結構和算法，實現(xiàn)高效的訂單匹配和行程規(guī)劃。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）比較冒泡排序和快速排序在不同規(guī)模數(shù)據(jù)下的性能表現(xiàn)，并分析原因。2、（本題5分）在數(shù)據(jù)結構中，解釋棧的應用場景，如表達式求值、括號匹配等，給出相應的算法步驟和實現(xiàn)代碼。3、（本題5分）說明二叉樹的遍歷算法在二叉樹的層次遍歷變種問題（如之字形遍歷）中的應用。4、（本題5分）解釋如何使用左偏樹實現(xiàn)合并優(yōu)先隊列，分析其特點和時間復雜度。5、（本題5