北京石油化工学院《数据结构》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《数据结构》2022-2023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、设计一个基于单片机的智能交通信号灯控制系统，能够根据不同时间段和交通流量自动调整信号灯的时长。2、设计一个±12V转±5V的DC-DC电源转换电路，输出电流不小于0.5A，给出原理图和PCB布线。3、设计一个低通滤波器电路，截止频率为1kHz，通带波纹小于1dB，阻带衰减不小于40dB，输入信号频率范围为0-5kHz。4、设计一个数字电压表校准电路，能够对数字电压表进行校准，提高测量精度。5、设计一个简单的数字时钟电路，要求能够显示小时、分钟和秒，并且具有设置时间和闹钟功能。6、设计一个基于STM8S的智能家电控制器，能够实现远程控制和智能场景切换，给出硬件电路和通信协议。7、设计一个基于STM32的物联网网关，能够连接多种传感器并将数据上传到云平台，阐述系统架构和通信方式。8、在一个物流配送系统中，需要根据各个配送点的位置和货物需求，规划出最优的配送路线，以最小化运输成本和时间。以下哪种数据结构和算法常用于解决这类路径规划问题？（）A.蚁群算法使用的信息素矩阵B.模拟退火算法使用的随机数生成器C.遗传算法使用的染色体编码D.A*算法使用的优先级队列9、设计一个数字电压表自动校准电路，能够定期自动对电压表进行校准，提高测量精度。10、栈是一种特殊的线性表，遵循特定的操作原则。以下关于栈的描述，错误的是（）A.栈的操作遵循后进先出（LIFO）原则B.入栈和出栈操作的时间复杂度都为O(1)C.栈可以用数组或链表来实现D.栈只能用于实现简单的数值计算，不能用于复杂的算法11、在一个具有n个节点的二叉树中，若每个节点的度均不超过2，则该二叉树中叶子节点的数量至少为：（）A.n/2B.(n+1)/2C.n-1D.n12、字符串的模式匹配中，BM算法通过从右向左比较来提高效率。假设主串为"ABCDEFGHIJK"，模式串为"EF"，使用BM算法进行匹配，以下关于匹配过程的描述，哪个是正确的？（）A.从主串的第一个字符开始比较B.从主串的最后一个字符开始比较C.随机选择主串中的位置开始比较D.以上都不对13、利用数字逻辑电路设计一个计数器和定时器，实现计数和定时功能，并可设置不同的工作模式。14、设计一个数字频率计，能够测量输入信号的频率，测量范围为1Hz-10MHz，精度达到1Hz。15、利用电力电子技术设计一个太阳能充电控制器，实现对太阳能电池板输出的电能进行有效管理和存储。16、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。17、在一个需要对大量整数进行排序，并且内存空间有限的情况下。以下哪种排序算法可能比较适合？（）A.归并排序B.冒泡排序C.桶排序D.选择排序18、字符串的操作和处理在计算机编程中经常遇到。对于字符串的匹配算法，以下描述哪一项是不正确的？（）A.朴素的字符串匹配算法通过逐个字符比较来查找模式串在主串中的位置，时间复杂度较高B.KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法通过利用已经匹配的部分信息来提高匹配效率C.BM（Boyer-Moore）算法从右向左比较字符，在某些情况下性能优于KMP算法D.所有的字符串匹配算法在最坏情况下的时间复杂度都是O(m*n)，其中m是模式串长度，n是主串长度19、在选择排序算法中，每次都从未排序部分选择最小的元素放到已排序部分的末尾。假设一个数组的元素数量较大，以下关于选择排序的时间复杂度和空间复杂度，哪个是正确的（）A.时间复杂度为O(nlogn)，空间复杂度为O(1)B.时间复杂度为O(n^2)，空间复杂度为O(n)C.时间复杂度为O(n^2)，空间复杂度为O(1)D.时间复杂度为O(n)，空间复杂度为O(1)20、设计一个基于物联网技术的智能电表抄表系统，实现远程自动抄表和数据管理。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）深入解释在具有n个顶点和e条边的无向图中，如何使用普里姆（Prim）算法求解最小生成森林，并说明算法的基本思想和关键步骤。2、（本题5分）论述AVL树和红黑树在大规模数据存储中的适用性比较。3、（本题5分）详细论述在具有n个节点的完全二叉树中，如何通过节点编号快速计算其父节点和子节点的编号。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细设计B树中处理节点删除导致树结构变化的算法，并模拟测试。2、（本题5分）设计一个算法，在一个二叉搜索树中删除指定值的节点，并保持二叉搜索树的性质。3、（本题5分）设计一个基于跳表的存储结构来存储学生成绩信息，实现成绩的插入、删除和查询操作。4、（本题5分）设计一个程序，使用双向链表存储一组浮点数，实现链表的冒泡排序。5、（本题5分）使用链表和Prim算法，设计一个程序，为一个山区的通信基站规划信号覆盖线路，使覆盖范围最广且建设难度最小。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）一个学校的教师教学评价管理系统需要存储教师评价信息，如教师编号、教师姓名、评价课程、评价分数、评价内容等。系统要能够快速查找特定教师的评价、按照评价分数对教师进行排序、新增评价、修改评价以及删除评价。请设计合适的数据结构和算法，并给出代码实