安徽大学《数据结构与算法实验》2021-2022学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页安徽大学

《数据结构与算法实验》2021-2022学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、设计一个基于传感器的环境监测系统，能够实时监测温度、湿度、光照强度、PM2.5等环境参数，并通过Wi-Fi将数据上传到云平台。2、树是一种重要的数据结构，二叉树是树的一种特殊形式。在二叉树中，每个节点最多有两个子节点，分别称为左子节点和右子节点。满二叉树是一种特殊的二叉树，其所有的叶节点都在同一层，并且每个非叶节点都有两个子节点。对于一个深度为4的满二叉树，其节点总数为：（）A.15B.16C.31D.323、设计一个程控衰减器，衰减量可在0至60dB范围内程控调节，精度为1dB，给出电路实现和控制逻辑。4、设计一个太阳能充电器电路，能够将太阳能转换为电能，为手机、平板电脑等设备充电，输出电压为5V。5、图的邻接矩阵存储方式适合于存储稠密图，而邻接表存储方式适合于存储稀疏图。假设一个图有100个顶点，如果边的数量较少，大概在100条左右，以下哪种存储方式更节省存储空间？（）A.邻接矩阵B.邻接表C.两者存储空间相同D.无法确定6、假设要实现一个可以动态调整大小并且能够快速查找最大元素的数据结构。以下哪种数据结构的扩展和修改可能是最合适的？（）A.最大堆B.最小堆C.链表D.数组7、设计一个数字频率计数器扩展电路，能够将频率计的测量范围扩展到1GHz，精度为±1Hz。8、设计一个基于运放的指数放大器电路，能够实现输入信号的指数放大，放大倍数可调，输入信号频率范围为0-100Hz。9、设计一个基于Zigbee技术的无线传感器网络节点，实现环境参数的采集和传输，描述节点的硬件结构和软件通信协议。10、在选择数据结构时，需要考虑多种因素。以下关于数据结构选择的描述，不准确的是：（）A.如果需要频繁地在头部和尾部进行插入和删除操作，双端队列可能是一个合适的选择B.当数据的查找操作远多于插入和删除操作，且数据量较大时，二叉搜索树可能比链表更合适C.对于需要快速合并操作的场景，如多个有序序列的合并，优先队列可能是一个好的选择D.数据结构的选择只取决于操作的类型和频率，不需要考虑数据的特点和规模11、并查集是一种用于处理不相交集合的数据结构。假设我们正在使用并查集解决问题。以下关于并查集的描述，哪一项是不准确的？（）A.并查集通过路径压缩和按秩合并两种优化方法提高操作效率B.可以使用并查集判断两个元素是否属于同一个集合C.并查集的查找操作的时间复杂度在经过优化后可以达到O(1)D.并查集只能用于处理整数元素，不能处理其他类型的数据12、设计一个通信系统扩频模块的性能测试方案，包括扩频增益、抗干扰能力等指标的测量。13、设计一个基于51单片机的智能安防系统，能够检测门窗的开关状态、人体红外信号，并通过GSM模块发送报警短信。14、设计一个具有自动切换功能的电源系统，能够在市电和备用电源之间自动切换，保证设备的正常供电，包括电路设计和控制逻辑。15、以下哪种数据结构适合用于实现LRU（最近最少使用）页面置换算法？（）A.队列B.栈C.哈希表D.双向链表16、在数据结构的性能评估中，以下关于时间复杂度和空间复杂度的说法，不正确的是：（）A.时间复杂度反映了算法执行时间与输入规模之间的关系B.空间复杂度反映了算法所需存储空间与输入规模之间的关系C.时间复杂度和空间复杂度越低越好，不需要考虑其他因素D.可以通过优化算法来降低时间复杂度和空间复杂度17、在树结构中，二叉树是一种重要的类型。假设我们正在研究一个满二叉树。以下关于二叉树的描述，哪一项是不准确的？（）A.满二叉树的叶子节点都在同一层，且非叶子节点都有两个子节点B.二叉树的遍历方式包括前序遍历、中序遍历和后序遍历，它们的时间复杂度相同C.二叉查找树的左子树中的节点值均小于根节点值，右子树中的节点值均大于根节点值D.平衡二叉树在插入和删除节点时不需要进行调整，始终保持平衡状态18、假设要对一组整数进行排序，这些整数的范围较小（例如0到100），并且数据量较大。以下哪种排序算法在这种情况下可能表现最佳？（）A.冒泡排序B.插入排序C.快速排序D.计数排序19、采用模拟电子技术设计一个电压基准源，提供稳定的参考电压，具有低温度系数和高电源抑制比。20、在数据结构的选择中，需要考虑时间复杂度、空间复杂度和操作的便捷性等因素。以下情况中，优先选择数组而不是链表的是（）A.频繁进行插入和删除操作B.事先不知道数据的规模大小C.需要快速随机访问元素D.内存空间有限二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）解释在平衡二叉搜索树中，删除操作后如何恢复树的平衡且不破坏中序遍历的性质。2、（本题5分）论述在哈希表中，当冲突发生时，如何选择合适的冲突解决方法以提高性能。3、（本题5分）详细说明如何在一个具有n个顶点的有向图中，使用Dijkstra算法求解单源最短路径问题，并分析其时间复杂度和空间复杂度。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个算法，在一个有向图中找出所有长度大于k的简单回路。2、（本题5分）设计一个程序，利用数组实现插入排序的并行版本，提高排序效率并展示过程和结果。3、（本题5分）设计一个算法，在一个字符串中找出所有由相同字符组成的子串。4、（本题5分）设计一个程序，通过字典树实现对大量字符串的快速检索和分类。5、（本题5分）设计一个程序，使用堆排序算法对一组结构体（包含员工的姓名和工资）按照工资进行排序。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）一个超市的促销活动管理系统需要存储促销活动的信息，如活动编号、活动名称、活动时间、优惠方式、参与商品等。系统要支持快速查找特定促销活动、按照活动时间对活动进行排序、新增促销活动、修改活动规则、结束活动。请确定恰当的数据结构，并详细阐述算法和代码实现，以及性能优化策略。2、（本题10分）一个电商网站的推荐系统需要根据用户的浏览历史和购买行为为用户推荐