北京理工大学《数据结构与算法设计》2021-2022学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页北京理工大学《数据结构与算法设计》

2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30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、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2、设计一个基于PLC的物料分拣系统，能够根据物料的颜色、形状等特征自动进行分拣。3、设计一个正弦波信号发生器，输出频率在100kHz至1GHz连续可调，采用锁相环技术实现，说明工作原理和硬件设计。4、利用射频电路设计一个卫星通信接收前端，包括低噪声放大器、下变频器等部分，给出性能指标和实现方案。5、设计一个基于模拟比较器和定时器的脉冲宽度测量系统，能够测量脉冲的宽度。6、设计一个基于单片机的智能血压计系统，能够准确测量人体血压，并通过蓝牙将测量数据传输到手机APP进行记录和分析。7、设计一个基于传感器的智能空气质量监测系统，能够实时监测空气中的PM2.5、甲醛、TVOC等污染物浓度，并通过物联网将数据上传到云平台。8、设计一个基于ZigBee技术的智能温室控制系统，能够调节温室内的温度、湿度、光照和二氧化碳浓度。9、在排序算法中，选择排序是一种简单的排序方法，以下关于选择排序的描述，正确的是：（）A.选择排序在每一轮选择未排序部分的最小元素，与当前位置的元素交换B.选择排序在最好和最坏情况下的时间复杂度都是O(nlogn)C.选择排序是一种稳定的排序算法，不会改变相同元素的相对顺序D.选择排序的空间复杂度较高，需要额外的大量辅助空间10、设计一个基于STM8的电机调速系统，采用PWM控制方式，能够实现正反转和调速功能，描述系统组成和控制算法。11、假设在一个基因序列分析程序中，需要快速比较两个基因序列的相似性，并找出最长的公共子序列。为了实现这个功能，以下哪种数据结构和算法可以被应用？（）A.动态规划结合二维数组B.贪心算法结合链表C.回溯算法结合栈D.分治算法结合树12、数据结构是计算机存储、组织数据的方式。在研究数据结构时，线性表是一种基础的数据结构。以下关于线性表的描述，错误的是（）A.线性表可以顺序存储，也可以链式存储B.顺序存储的线性表可以随机访问任意元素，时间复杂度为O(1)C.链式存储的线性表在插入和删除操作时，不需要移动大量元素，效率较高D.线性表的长度是固定的，不能动态变化13、基于通信协议的自适应调整技术设计一个动态网络通信系统，能够根据网络状况自动优化传输参数。14、设计一个音频放大器噪声抑制与功率扩展电路，能够降低放大器的噪声水平，同时增加输出功率。15、栈是一种特殊的线性表，其操作遵循后进先出的原则。关于栈的应用，以下说法错误的是（）A.栈可以用于表达式求值B.栈可以用于实现函数调用时的参数传递和返回地址保存C.栈可以用于将递归算法转换为非递归算法D.栈不适合用于判断一个字符串是否是回文16、设计一个音频滤波器组，实现对不同频段音频的分离和处理，给出电路结构和滤波器参数设计。17、设计一个基于Arduino的智能宠物喂食器，能够根据设定的时间和食量自动为宠物投放食物，并通过手机APP进行远程控制和监控。18、设计一个用于卫星通信的低噪声放大器（LNA），工作频率在Ku波段，噪声系数小于1dB，增益大于20dB，阐述电路设计和器件选型。19、在图的存储中，邻接多重表常用于无向图的存储。以下关于邻接多重表的优点，描述错误的是（）A.便于删除和插入边B.节省存储空间C.便于判断两个顶点之间是否有边D.对有向图的存储效果更好20、在数据结构的排序算法中，归并排序是一种稳定的排序方法。假设我们正在使用归并排序对数组进行排序。以下关于归并排序的描述，哪一项是不准确的？（）A.归并排序的基本思想是将数组分成两半，分别排序后再合并B.归并排序的时间复杂度在任何情况下都是O(nlogn)C.归并排序在合并过程中需要额外的辅助空间，其空间复杂度为O(n)D.归并排序是一种原地排序算法，不需要额外的存储空间21、设计一个用于智能手表的电源管理芯片，能够实现低功耗运行和快速充电，给出芯片架构和功能模块。22、设计一个通信系统中的软件定义无线电（SDR）平台，实现灵活的调制解调功能。23、设计一个基于数字信号处理的语音增强系统，能够在噪声环境下提高语音的清晰度和可懂度。24、若要在一个链表中删除一个指定节点，以下哪个操作是必须先完成的？（）A.找到要删除节点的前一个节点B.找到要删除节点的后一个节点C.释放要删除节点所占用的存储空间D.更新链表的头指针25、设计一个基于光电二极管的光强测量系统，能够测量不同波长的光强，精度达到0.1μW/cm²。26、设计一个基于STM32的智能小车控制系统，能够实现自动避障、循迹和蓝牙遥控功能，描述硬件选型和软件编程思路。27、设计一个高速串行通信系统，采用PCIe接口，传输速率达到10Gbps，说明硬件实现和协议栈。28、设计一个基于ARM处理器的智能家居控制系统，能够实现对灯光、窗帘、空调等设备的远程控制和智能调节，说明系统架构和通信协议。29、设计一个基于数字信号处理器（DSP）的音频滤波系统，能够实现对音频信号的低通、高通、带通和带阻滤波，滤波参数可调节。30、设计一个基于ADC的电压测量系统，测量范围为0-10V，精度为0.01V，通过数码管显示测量结果。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个文件系统需要对文件和目录进行高效管理。文件和目录信息以树形结构存储。请设计算法实现以下功能：（1）创建一个新目录或文件；（2）删除一个指定的目录或文件；（3）查找指定文件或目录的位置；（4）遍历整个文件系统并输出目录和文件结构。分析所设计算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）某在线宠物领养平台需要记录宠物的信息、领养人的申请和审核状态。设计一种数据结构和算法，确保宠物能够找到合适的领养家庭。3、（本题5分）某航空公司的订票系统需要对航班信息和乘客订票情况进行管理。航班信息包括航班号、起降时间、起降地点、座位数量等，乘客订票信息包括乘客姓名、身份证号、航班号、座位号等。这些信息以哈希表和链表的组合形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询某个航班的剩余座位数量；（2）为乘客预订指定航班的座位；（3）取消乘客的订票；（4）统计每个航班的订票人数。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。4、（本题5分）某城市的公共自行车租赁管理系统需要存储自行车的信息，如自行车编号、租赁点编号、是否可用、租赁时间、归还时间等。系统要能够快速查找可用自行车、按照租赁时间对自行车进行排序、记录自行车的租赁和归还操作、统计租赁次数。请设计合理的数据结构和算法，并提供代码实现和性能分析。5、（本题5分）某城市的智能停车系统需要记录停车场的位置、车位数量、占用情况和收费信息。设计一种数据结构和算法，帮助用户快速找到空闲车位并计算停车费用。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）深入分析在具有n个顶点和e条边的有向图中，如何计算图的强连通分量，并给出一种有效的算法和代码示例。2、（本题5分）详细阐述如何使用广度优先搜索算法求解迷宫问题，给出算法思路和代码框架，并分析其时间和空间复杂度。3、（本题5分）阐述并查集中如何通过路径分裂进一步优化查询性能。4、（本题5分）深入分析在具有n个元素的数组中，如何实现堆排序的优化版本，提高排序的效率，并给出时间复杂度和空间复杂度的分析