武汉商学院《数据结构》2021-2022学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页武汉商学院

《数据结构》2021-2022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、二叉树是一种重要的数据结构。在二叉树的性质中，以下描述哪一项是不准确的？（）A.二叉树的每个节点最多有两个子节点，分别称为左子节点和右子节点B.满二叉树是一种特殊的二叉树，所有的叶子节点都在同一层C.完全二叉树中，除了最后一层，其他层的节点都是满的，且最后一层的节点从左到右依次排列D.对于一棵深度为h的二叉树，其节点总数最多为2^h-1，最少为h2、设计一个基于光电传感器的生产线产品计数与分拣系统，能够自动计数和分拣不同规格的产品。3、在二叉搜索树中，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。假设存在一个二叉搜索树，插入一系列值：50、30、70、20、40、60、80。在插入这些值后，要查找值为60的节点，以下哪种查找路径是正确的？（）A.50-70-60B.50-30-40-60C.50-70-80-60D.50-30-20-604、设计一个数字音频处理系统，能够实现音频的采集、编码、存储和播放，具备一定的音频特效处理功能。5、设计一个数字示波器探头电路，能够将输入信号转换为适合示波器测量的信号，并且具有衰减和补偿功能。6、设计一个基于单片机的智能路灯节能控制系统，根据交通流量和环境光照自动调节路灯亮度，实现节能。7、设计一个基于数字图像处理的人脸识别系统，能够对输入的图像进行人脸检测、特征提取和识别，说明算法的选择和优化。8、插入排序也是一种基本的排序算法。对于插入排序的特点和性能，以下描述错误的是（）A.插入排序将待排序元素插入到已排序序列的合适位置B.插入排序在平均情况下的时间复杂度为O(n^2)C.插入排序在数据基本有序时性能较好D.插入排序是一种不稳定的排序算法9、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。10、设计一个低通椭圆滤波器电路，截止频率为1kHz，通带波纹小于0.5dB，阻带衰减不小于60dB，输入信号频率范围为0-5kHz。11、设计一个基于DSP的语音识别系统，能够实现特定语音指令的识别和响应，给出系统的硬件架构和识别算法。12、利用电力电子技术设计一个不间断电源（UPS）系统，在市电中断时能够为负载提供持续的电力供应。13、设计一个智能温度传感器，能够实时测量环境温度并通过无线方式将数据传输到接收端，具备低功耗和高精度的特点。14、设计一个基于蓝牙低能耗（BLE）技术的智能手环通信系统，实现与手机的数据交互和健康监测功能。15、假设在一个在线游戏的多人对战匹配系统中，需要根据玩家的等级和技能水平进行快速匹配，以保证游戏的公平性和趣味性。为了实现高效的匹配过程，以下哪种数据结构和算法可能会被运用？（）A.快速排序结合二分查找B.冒泡排序结合线性搜索C.归并排序结合哈希表D.桶排序结合双向链表16、设计一个基于PLC的自动化生产线控制系统，能够实现对多个工位的顺序控制、逻辑控制和故障诊断，提供控制程序和I/O分配表。17、考虑一个任务调度系统，有多个任务按照优先级和提交时间进行调度执行。以下哪种数据结构可以有效地管理这些任务，并保证高优先级或早提交的任务先执行？（）A.优先队列，根据优先级和时间排序B.数组，通过索引访问任务C.链表，按照提交顺序存储任务D.栈，先进后出执行任务18、假设在一个算法竞赛中，需要在有限的时间内解决一个涉及大量数据处理和复杂逻辑的问题。在选择数据结构时，以下哪个因素通常是最关键的考虑因素？（）A.空间复杂度B.时间复杂度C.代码实现的难度D.数据结构的通用性19、设计一个太阳能热水器控制器智能控制电路，能够根据天气情况和用户需求自动调节热水器的工作状态，实现智能化控制。20、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21、在一个实时交通监控系统中，需要快速更新道路的拥堵状态，并能够查询某条道路的当前状态。以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.二叉平衡树，能够保持平衡，查找和更新效率较高，但结构较复杂B.跳表，通过多层索引提高查找和更新效率，实现相对简单C.线段树，常用于区间查询和更新，但对于单个元素的操作相对复杂D.红黑树，自平衡的二叉搜索树，保证了较好的性能22、设计一个基于蓝牙的无线键盘，能够与计算机或移动设备进行无线连接，实现按键输入功能。23、跳表是一种基于链表的数据结构。关于跳表的特点，以下描述哪一项是不正确的？（）A.跳表通过在链表中增加多层索引来提高查找效率B.插入和删除操作在平均情况下的时间复杂度为O(logn)C.跳表的空间复杂度比普通链表高，但低于平衡二叉搜索树D.跳表的性能不受数据分布的影响，始终保持较好的查找效率24、使用集成电路设计一个运算放大器，给出性能指标要求和电路设计方案，并进行仿真验证。25、对一组数据进行排序，以下哪种排序算法在最坏情况下的时间复杂度最低？（）A.冒泡排序B.插入排序C.选择排序D.归并排序二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细说明在一个具有n个顶点和e条边的无向图中，如何使用深度优先搜索算法判断图是否连通，并分析其时间复杂度。2、（本题5分）解释并举例说明在一个具有n个顶点的有向图中，如何计算顶点的入度和出度。3、（本题5分）在一个具有n个元素的有序数组中，如何查找第一个大于给定值的元素，给出算法步骤和时间复杂度分析。4、（本题5分）论述如何优化图的存储结构以减少空间占用和提高访问效率。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，使用堆结构实现对一组项目按照风险和回报进行优先级排序。2、（本题5分）设计一个算法，在一个字符串中找出所有包含特定子序列的位置。3、（本题5分）设计一个算法，用邻接表表示一个有向图，计算图中顶点的强连通分量的并集。4、（本题5分）设计一个程序，利用数组实现归并排序的并行版本，提高排序效率并展示过程和结果。5、（本题5分）设计一个算法，将一个有序数组转换为高度平衡的二叉搜索树。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一个物流配送系统需要管理订单信息，订单包括订单编号、收件人姓名、收件地址、货物重量、配送状态等。系统要能够快速查找特定订单、按照货物重量对订单进行排序、插入新订单、删除已完成订单以及修改订单的配送状态。请设计合适的数据结构和算法来满足这些需求，并给出代码实现和性能分析。2、（本题10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