常州大学怀德学院《数据结构》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《数据结构》2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20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、设计一个基于物联网技术的智能物流跟踪系统，能够实时跟踪货物的位置和状态，提供物流信息查询服务。2、设计一个基于单片机的智能灌溉控制器，能够根据土壤湿度和作物需水规律自动控制灌溉水量和时间。3、设计一个基于FPGA的交通信号灯控制系统，能够根据不同的时间段和车流量自动调整信号灯的时长，实现智能化交通控制。4、在一个具有n个元素的有序数组中，使用二分查找查找一个特定元素，若查找不成功，最多需要比较多少次？（）A.log2(n)B.log2(n)-1C.log2(n)+1D.n5、字典树（Trie）是一种用于存储字符串的数据结构。对于字典树的优势和应用，以下描述哪一项是不正确的？（）A.字典树在查找、插入和删除字符串时效率很高B.常用于文本自动完成、词频统计等应用场景C.字典树的空间利用率很高，适合存储大量的字符串D.字典树对于前缀匹配的查询操作特别有效6、设计一个智能温度传感器，能够通过数字接口输出温度数据，并具有低功耗特性，阐述传感器的原理和电路设计。7、设计一个基于压力传感器的称重系统，能够测量较大物体的重量，并具有超载报警功能。8、在一个有序数组中，使用二分查找查找一个特定元素，如果查找失败，最终比较次数与数组长度n的关系是：（）A.比较次数小于等于log₂(n+1)B.比较次数等于nC.比较次数小于等于n/2D.比较次数小于等于n-19、设计一个基于蓝牙模块和手机应用的智能家居遥控器，实现对家居设备的远程控制。10、在数据结构的实现中，动态内存分配是常见的操作。假设我们正在动态分配内存来存储数据结构。以下关于动态内存分配的描述，哪一项是不准确的？（）A.使用动态内存分配可以根据实际需求灵活地调整数据结构的大小B.动态内存分配需要注意内存泄漏和内存碎片的问题C.释放动态分配的内存时，必须使用对应的释放函数，否则会导致内存泄漏D.只要程序正常结束，动态分配的内存会自动释放，不需要手动处理11、设计一个音频滤波器参数优化电路，能够根据输入音频信号的特点自动优化滤波器的参数，提高音频质量。12、设计一个温度传感器校准电路，能够对温度传感器进行校准，提高测量精度。13、考虑到一个文件系统的目录结构管理，需要快速查找、插入和删除文件和文件夹，并能够方便地遍历整个目录层次。以下哪种数据结构适合用于实现文件系统的目录结构？（）A.三叉树B.四叉树C.N叉树D.线段树14、设计一个基于运算放大器的电压比较器电路，能够比较两个输入电压的大小，并输出相应的高低电平信号。15、在数据结构的性能评估中，除了时间复杂度和空间复杂度，还有其他因素需要考虑。假设我们正在评估一个数据结构的性能。以下关于性能评估的描述，哪一项是不准确的？（）A.数据结构的实现细节、代码的可读性和可维护性也会影响其在实际应用中的性能B.不同的硬件平台和操作系统可能会对数据结构的性能产生影响C.对于实时性要求高的系统，平均性能比最坏性能更重要D.只需要关注数据结构在理论上的时间复杂度和空间复杂度，实际的运行环境对性能影响不大16、设计一个简单的语音识别系统，能够识别特定的语音指令，并执行相应的操作，说明系统架构和算法实现。17、二叉树常用于实现查找操作，以下关于二叉树查找效率的描述，正确的是：（）A.二叉树的查找效率与树的高度成正比，树越高查找越慢B.平衡二叉树的查找效率一定高于普通二叉树C.满二叉树的查找效率最高，因为其结构最规整D.无论二叉树的结构如何，查找操作的时间复杂度都是O(n)18、利用数字逻辑电路设计一个数据选择器和分配器，能够根据控制信号选择和分配输入数据。19、利用电力电子技术设计一个交流-直流变换器（AC-DCConverter），实现将交流电源转换为稳定的直流电源输出。20、设计一个数字图像处理中图像特征提取和分类系统，分析特征的有效性和分类准确率。二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细说明最短路径问题的定义，以及Dijkstra算法和Floyd算法在解决不同类型最短路径问题中的应用。2、（本题5分）论述哈夫曼树的构建过程及其在数据压缩中的应用原理，说明为什么哈夫曼编码能够实现高效压缩。3、（本题5分）描述二叉树的遍历算法在二叉树的节点替换问题、树的结构调整问题中的应用。4、（本题5分）解释如何判断一个字符串是否为回文，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度。5、（本题5分）详细说明快速排序算法的基本思想和步骤，并分析其在最坏情况下的时间复杂度和平均情况下的时间复杂度。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，在一个无向图中找出所有与指定顶点距离不超过k的顶点。2、（本题5分）设计一个程序，使用迪杰斯特拉算法求解给定有向图中某一顶点到其他顶点的最短路径，并输出路径和距离。3、（本题5分）使用图数据结构设计一个城市公园设施布局规划系统，满足游客的需求和设施的合理分布。4、（本题5分）设计一个基于二叉堆的优先队列，实现优先级更新操作。5、（本题5分）设计一个程序，用图结构表示计算机网络中的设备连接，实现故障检测和最短恢复路径规划。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某在线游戏的组队系统需要根据玩家的等级、职业和游戏目标快速组成合适的队伍。设计一种数据结构和算法，提高组队效率和游戏体验。2、（本题10分）一个社交网络平台需要管理用户之间的好友关系。好友关系以邻接表的形式存储在图结构中。请设计算法实现以下功能：（1）判断两个用户是否为好友；（2）找出某个用户的所有好友；（3）计算某个用户的好友度数；（4）找出共同好友最多的两个用户。分析算法的时间复杂度