苏州大学应用技术学院《数据结构》2021-2022学年第一学期期末试卷

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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15个小题，每小题1分，共15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、在一个有n个顶点的无向图中，若要判断图中是否存在回路，使用深度优先遍历算法，其时间复杂度为？（）A.O(n)B.O(n+e)，其中e为边数C.O(n^2)D.O(logn)2、设计一个基于PLC的污水处理控制系统，实现对污水处理过程中的液位、流量、水质等参数的监测和控制。3、假设要在一个有序的整数数组中查找第一个大于给定值的元素。以下哪种搜索算法能够最有效地完成这个任务？（）A.顺序搜索B.二分查找C.深度优先搜索D.广度优先搜索4、在树型数据结构中，二叉树是一种重要的类型。以下关于满二叉树的描述，不正确的是（）A.每一层上的节点数都达到最大值B.叶子节点都在最底层C.满二叉树一定是完全二叉树D.满二叉树的节点总数一定是奇数5、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。6、设计一个基于传感器的智能火灾报警系统，能够实时监测环境中的烟雾浓度和温度，当达到报警阈值时发出声光报警信号。7、根据数字信号处理理论，设计一个视频压缩编码的硬件加速模块，提高视频处理速度。8、红黑树是另一种平衡二叉搜索树。对于红黑树的性质和优势，以下描述哪一项是不正确的？（）A.红黑树的节点要么是红色，要么是黑色，并且通过一些规则保持平衡B.红黑树的插入和删除操作的时间复杂度均为O(logn)，相对较为稳定C.红黑树的查找性能不如AVL树，因为其平衡调整不如AVL树严格D.红黑树在实际应用中比AVL树更常见，因为其插入和删除操作引起的调整相对较少9、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。10、快速排序是一种高效的排序算法。对于快速排序的性能和特点，以下描述哪一项是不正确的？（）A.快速排序通过选择一个基准元素，将数组分为小于基准和大于基准的两部分，然后对这两部分分别进行排序B.快速排序在平均情况下的时间复杂度为O(nlogn)，最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)C.快速排序是一种不稳定的排序算法，可能会改变相同元素的相对顺序D.快速排序的空间复杂度主要取决于递归调用的栈空间，最坏情况下为O(n)11、设计一个高通有源滤波器电路，截止频率为500Hz，通带增益为1倍，通带波纹小于0.5dB，阻带衰减不小于30dB，输入信号频率范围为0-1kHz。12、设计一个基于编码器的电机位置控制系统，能够精确控制电机的转动角度和位置。13、设计一个基于模拟比较器的电池电量监测系统，当电量低于设定值时进行报警提示。14、哈希表是一种通过哈希函数将关键字映射到存储位置的数据结构。在处理哈希冲突时，常见的方法有开放地址法和链地址法。使用链地址法处理哈希冲突时，以下关于其特点的描述，正确的是：（）A.查找效率较低B.空间利用率低C.适用于哈希函数冲突较少的情况D.可以有效地处理大量的冲突15、想象一个需要存储和操作几何图形（如点、线、面）的系统，以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.空间索引（如R-tree），能够高效地处理空间数据B.链表，对于复杂的几何关系处理不便C.数组，存储固定数量的几何对象，不灵活D.栈，不适合存储和操作几何图形二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细说明在哈夫曼编码中，如何根据字符出现的频率构建最优编码，以及如何解码压缩后的文件。2、（本题5分）阐述如何在一个具有n个顶点和e条边的带权无向图中，使用Johnson算法求解所有顶点对之间的最短路径问题，分析其原理和时间复杂度。3、（本题5分）分析在字符串匹配中，如何利用有限自动机的原理提高匹配速度。4、（本题5分）论述如何利用图的深度优先搜索算法生成图的生成树。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在一个在线投票系统中，需要记录每个投票选项的票数，并实时显示投票结果。设计一种数据结构和算法，能够高效地处理投票操作，防止重复投票，并快速地统计和展示投票结果。2、（本题5分）一个在线旅游预订系统需要管理旅游线路、景点、酒店、游客预订信息等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现旅游线路和景点的添加、删除、查找和修改，酒店的预订和评价管理，游客预订信息的存储和处理，并能够根据游客的需求推荐合适的旅游线路和酒店。3、（本题5分）一个在线图书馆的书籍借阅系统需要对书籍的借阅情况和读者信息进行管理。书籍信息包括书籍编号、书名、作者、借阅状态等，读者信息包括读者编号、姓名、借阅记录等。这些信息以并查集的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）读者借阅书籍；（2）读者归还书籍；（3）查询某本书是否可借；（4）统计某读者的借阅次数。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。4、（本题5分）一个仓库的货物分类管理系统需要对不同类型的货物进行分类存储和管理，包括货物编号、货物名称、货物类别、货物数量、存放位置等信息。系统要支持快速查找特定类别货物、按照货物数量对货物进行排序、新增货物类别、修改货物信息、删除货物。请选择恰当的数据结构，并详细说明算法和代码实现，以及性能分析。5、（本题5分）在一个在线课程学习系统中，学生需要完成一系列的课程任务，每个任务有不同的要求和截止日期。设计数据结构来记录学生的任务完成情况，包括已完成任务、未完成任务、任务提交时间、得分等，能够实时跟踪学生的学习进度并及时提醒学生即将到期的任务。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个算法，在一个带权无向图中找出所有权值小于给定值的边。2、（本题10分）设计一个程序，