天津外國語大學濱海外事學院《數(shù)據(jù)結構A》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結構A》2023-2024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20個小題，每小題2分，共40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、設計一個用于光伏發(fā)電的最大功率點跟蹤（MPPT）控制器，給出控制算法和硬件實現(xiàn)。2、插入排序也是一種簡單的排序算法，它將未排序的元素逐個插入到已排序的部分中。在平均情況下，插入排序的時間復雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(logn)3、設計一個基于CPLD的數(shù)字信號發(fā)生器，能夠產(chǎn)生多種復雜的數(shù)字信號，包括信號類型選擇和參數(shù)設置。4、在一個具有n個頂點的有向圖中，所有頂點的出度之和與入度之和的關系是：（）A.出度之和大于入度之和B.入度之和大于出度之和C.出度之和等于入度之和D.兩者沒有固定關系5、在一個具有n個元素的順序表中，若要在第i個位置（1<=i<=n+1）插入一個新元素，以下哪種操作的時間復雜度最高？（）A.移動插入位置之后的所有元素B.查找插入位置C.分配新的存儲空間D.更新表的長度6、在有向圖的最短路徑算法中，迪杰斯特拉算法具有一定的特點。以下關于迪杰斯特拉算法的描述，錯誤的是（）A.它能求出從源點到其他所有頂點的最短路徑B.每次都選擇距離源點最近的未確定最短路徑的頂點進行擴展C.算法的時間復雜度為O(V2)，其中V是頂點的數(shù)量D.該算法不能處理帶有負權邊的圖7、設計一個基于無線通信技術的智能農(nóng)業(yè)灌溉控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度和氣象條件自動控制灌溉水量和時間。8、設計一個基于集成電路的溫度傳感器電路，能夠精確測量環(huán)境溫度，并將溫度值以數(shù)字形式輸出。9、設計一個模擬集成電路中反饋放大器的穩(wěn)定性補償電路，分析補償效果和對性能的影響。10、設計一個簡單的無線充電系統(tǒng)，輸出功率為5W，充電效率不低于70%，能夠為手機等設備進行無線充電。11、設計一個基于LoRaWAN的物聯(lián)網(wǎng)終端設備，實現(xiàn)低功耗遠距離數(shù)據(jù)傳輸，給出硬件架構和軟件流程。12、快速排序是一種高效的排序算法。關于快速排序的原理和性能，以下敘述錯誤的是（）A.快速排序通過選擇一個基準元素，將待排序序列分為兩部分B.快速排序在平均情況下的時間復雜度為O(nlogn)C.快速排序在最壞情況下的時間復雜度為O(n^2)，但這種情況很少出現(xiàn)D.快速排序是一種穩(wěn)定的排序算法13、插入排序也是一種基本的排序算法。關于插入排序的特點，以下描述正確的是：（）A.插入排序在每次迭代中，將待排序元素插入到已排序部分的合適位置B.插入排序在最壞情況下的時間復雜度為O(nlogn)，優(yōu)于冒泡排序C.插入排序是一種不穩(wěn)定的排序算法，可能改變相同元素的相對順序D.插入排序適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)的排序，效率很高14、設計一個基于單片機的智能車庫門控制系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)車庫門的自動開關、遠程控制和防夾保護功能。15、設計一個用于電動汽車充電樁的控制系統(tǒng)，支持多種充電模式和計費方式，給出系統(tǒng)組成和控制流程。16、采用模擬電子技術設計一個音頻前置放大器，能夠對輸入的音頻信號進行初步放大和預處理。17、在數(shù)據(jù)結構的性能評估中，以下關于時間復雜度和空間復雜度的說法，不正確的是：（）A.時間復雜度反映了算法執(zhí)行時間與輸入規(guī)模之間的關系B.空間復雜度反映了算法所需存儲空間與輸入規(guī)模之間的關系C.時間復雜度和空間復雜度越低越好，不需要考慮其他因素D.可以通過優(yōu)化算法來降低時間復雜度和空間復雜度18、設計一個基于編碼器的電機位置控制系統(tǒng)，能夠精確控制電機的轉動角度和位置。19、根據(jù)通信原理，設計一個衛(wèi)星通信地面站的天線跟蹤控制系統(tǒng)，確保天線始終對準衛(wèi)星。20、設計一個數(shù)字溫度計液位計電路，能夠同時測量環(huán)境溫度和液體液位高度，溫度精度為±0.1℃，液位測量范圍為0cm到100cm，精度為±1cm。二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）解釋遞歸算法的概念和特點，分析其在數(shù)據(jù)結構中的應用（如二叉樹的遍歷），并討論遞歸算法的優(yōu)缺點。2、（本題5分）鏈表的插入排序有哪些步驟？請詳細描述其實現(xiàn)過程。3、（本題5分）詳細闡述如何在一個具有n個元素的雙向鏈表中，進行高效的刪除操作，分析其時間復雜度和空間復雜度。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個程序，用鄰接矩陣表示一個帶權無向圖，實現(xiàn)Johnson算法求所有頂點對之間的最短路徑。2、（本題5分）探討后綴樹在文本壓縮中的應用，設計壓縮和解壓縮算法。3、（本題5分）設計一個算法，在一個帶權有向圖中找出經(jīng)過指定頂點次數(shù)不超過k的最短路徑。4、（本題5分）設計一個算法，利用二叉樹結構實現(xiàn)對一組字符串的排序和查找。5、（本題5分）設計一個程序，在順序存儲的二叉樹中，實現(xiàn)根據(jù)節(jié)點值查找其祖先節(jié)點的功能。四、綜合題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）某高校的課程管理系統(tǒng)需要對課程的選課信息進行處理。選課信息包括課程編號、課程名稱、授課教師、選課學生名單等。這些信息以隊列和棧的組合形式存儲。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）按照選課先后順序輸出選課學生名單；（2）撤銷某個學生的選課；（3）統(tǒng)計每門課程的選課人數(shù)；（4）調整選課順序，將優(yōu)先選課的學生排在前面。分析算法的時間復雜