山西大学《数据结构与算法》2019-2020学年第一学期期末试卷

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2019-2020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批阅人一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25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PLC的物料输送系统控制系统，能够根据不同的物料需求实现自动输送和分拣功能。2、设计一个基于无线传感器网络的智能家居系统，能够实现灯光控制、窗帘控制、家电控制等功能，给出系统的整体架构和实现细节。3、设计一个基于Zigbee和GPRS的远程无线监测系统，实现数据的远程传输和监控，描述系统的硬件组成和软件流程。4、假设正在设计一个数据库的索引结构，需要支持快速的等值查询、范围查询和排序操作。在这种情况下，以下哪种索引结构可能是最优的选择？（）A.B树索引，平衡树结构，适用于多种查询B.哈希索引，快速等值查询，但不支持范围查询C.位图索引，适合处理布尔值属性的查询D.全文索引，用于文本内容的搜索5、设计一个数字锁相放大器，能够从强噪声背景中提取微弱信号，给出系统架构和关键技术。6、堆是一种特殊的树形数据结构，分为大顶堆和小顶堆。假设存在一个小顶堆，其数组表示为[1,3,5,7,9,11]。现在要插入一个值2，为了保持堆的性质，需要进行一系列调整操作。以下哪种调整方式是正确的？（）A.直接将2插入末尾，无需调整B.将2与父节点比较，若小于父节点则交换位置，直到满足堆的性质C.将2与子节点比较，若大于子节点则交换位置，直到满足堆的性质D.重新构建整个堆7、在数据结构的学习中，理解和掌握基本概念是非常重要的，以下关于数据结构概念的描述，正确的是：（）A.数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合B.数据结构只关注数据的存储方式，不关心数据的操作和处理C.不同的数据结构适用于不同的应用场景，没有一种数据结构是万能的D.数据结构的设计和选择对程序的性能和效率没有影响8、设计一个基于数字图像处理的车牌识别停车场管理系统，实现车辆的自动识别和出入管理。9、二叉搜索树是一种特殊的二叉树，其左子树的所有节点值都小于根节点值，右子树的所有节点值都大于根节点值。在对二叉搜索树进行中序遍历时，得到的节点值序列是：（）A.无序的B.升序的C.降序的D.随机的10、设计一个图像处理中基于区域的图像分割效果评估系统，包括准确性和边界完整性等指标。11、设计一个用于工业自动化的视觉检测系统，能够检测产品的缺陷和尺寸，说明系统硬件组成和图像处理算法。12、设计一个音频功率放大器，采用甲乙类放大方式，在4Ω负载下输出功率不小于100W，给出电路设计和散热方案。13、设计一个基于ARMCortex-M系列的低功耗手持设备，实现特定的功能如计步、心率监测等，描述设备的硬件选型和软件优化。14、设计一个基于数字电位器和滤波器的音频均衡调节系统，实现对音频各频段的灵活均衡调节。15、设计一个基于蓝牙的智能手环，能够监测心率、运动步数和睡眠质量，并通过手机APP显示，描述硬件和软件设计。16、在一个字符串处理程序中，需要快速判断一个字符串是否是另一个字符串的子串。以下哪种算法和数据结构的组合可能是最有效的？（）A.暴力匹配算法，使用数组存储字符串B.KMP算法，基于有限自动机原理C.哈希算法，将字符串映射为哈希值D.二分查找算法，在有序字符串中查找17、根据传感器原理，设计一个用于智能家居的人体红外感应系统，能够实现自动开灯、关空调等智能控制。18、在一个数据库的索引结构中，如果需要支持范围查询（例如查找年龄在20到30岁之间的用户），以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.B树，便于范围查找B.二叉搜索树，快速定位节点C.哈希表，直接获取特定键的值D.栈，存储查询过程中的中间结果19、设计一个基于微波技术的雷达测距系统，能够准确测量目标物体的距离，并具有较高的分辨率和抗干扰能力。20、设计一个基于FPGA的图像边缘检测系统，能够对输入的图像进行实时边缘检测，并输出检测结果。21、设计一个太阳能充电器扩展电路，能够提高太阳能充电器的充电效率和输出功率，并且具有智能充电功能。22、设计一个太阳能充电控制器，能够对12V的蓄电池进行充电管理，实现过充、过放保护，描述电路原理和控制策略。23、设计一个数字通信系统中的扰码生成和解扰电路，分析扰码对信号频谱的影响。24、哈夫曼树是一种最优二叉树，常用于数据压缩。以下关于哈夫曼树的特点，错误的是（）A.带权路径长度最小B.没有度为1的节点C.权值越大的节点离根节点越近D.哈夫曼树的构建过程是唯一的25、在数据结构中，散列表（哈希表）用于快速查找数据。以下关于散列表的描述，错误的是（）A.散列函数的设计对散列表的性能有很大影响B.处理冲突的方法有开放地址法和链地址法C.散列表的查找时间复杂度始终为O(1)D.散列表的装填因子会影响其性能二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）论述队列的先进先出特性，以及如何通过循环队列实现高效的存储和操作。2、（本题5分）论述如何使用树状数组解决动态区间修改和查询问题。3、（本题5分）描述二叉树的遍历算法在二叉树的最大路径和问题、树的路径问题变种中的应用。4、（本题5分）对于一个具有n个顶点的无向图，如何使用深度优先搜索算法判断图是否连通？三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个程序，从给定的双向链表中删除一个节点，输出删除后的链表。2、（本题5分）设计一个程序，使用分治法解决找第k小元素的随机化算法，输出第k小元素。3、（本题5分）设计一个程序，使用堆结构实现对一组任务按照优先级和完成时间进行排序。4、（本题5分）设计一个回溯程序，解决0-1背包问题的精确解，输出最优解和价值。5、（本题5分）设计一个双向链表，用于存储员工的工作经历信息，包括公司名称、工作时间和职位，实现链表的遍历、插入和删除节点的功能。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）在一个大型企业的项目管理系统中，需要记录项目信息、任务分配和进度情况。项目信息包括项目ID、项目名称、负责人、开始时间、结束时间，任务分配包括任务ID、项目ID、责任人、任务描述，进度情况包括任务ID、完成百分比、更新时间。请设计数据结构来管理项目数据，实现项目的查询、任务的跟踪、进度的更新，并生成项目进度报告。2、（本题10分）某电商仓库的库存管理系统需要存储商品的库存信息，包含商品编号、商品名称、库存数量、进货价格、出货价格等。系统要能够快速查询特定商品的库存、按照库存数量对商品进行排序、进行商品的入库和出库操作、修改商品的价格信息。请设计合理的数据结构和算法，并提供代码实现以及性能评估。3