武汉生物工程学院《数据结构理论》2021-2022学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页武汉生物工程学院《数据结构理论》

2021-2022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、设计一个智能水质监测传感器节点，能够实时监测水质参数并通过无线方式传输数据，给出节点的硬件设计和低功耗实现。2、设计一个基于数字锁相环和分频器的时钟信号生成系统，产生各种频率的时钟信号。3、设计一个基于ZigBee技术的智能工厂环境监测系统，实时监测温度、湿度、粉尘浓度等环境参数。4、设计一个基于PLC的电梯控制系统，能够实现电梯的上升、下降、停靠、开门、关门等功能，并具备超载报警和故障诊断功能。5、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。6、在图结构的应用中，假设要为一个城市的交通网络建模，其中节点表示交叉路口，边表示道路，并且需要计算两个地点之间的最短路径。以下哪种图算法最适合解决这个问题？（）A.深度优先搜索B.广度优先搜索C.Dijkstra算法D.Floyd-Warshall算法7、在图的遍历算法中，深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）都有各自的特点。假设要检查一个图是否存在环，以下哪种遍历算法可能更适合（）A.DFSB.BFSC.两种算法都不适合D.两种算法都可以8、在图的最短路径问题中，Dijkstra算法是一种常用的算法。以下关于Dijkstra算法的描述中，不正确的是（）A.该算法适用于有向图和无向图B.算法从起始顶点开始，逐步计算到其他顶点的最短路径C.算法通过不断更新顶点的距离值来找到最短路径D.算法的时间复杂度为O(n^2)，其中n是顶点的数量9、对于一个有n个顶点的无向图，如果采用邻接矩阵存储，其空间复杂度为？（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(n^3)10、设计一个基于单片机的智能车库门控制系统，能够通过遥控器和手机APP控制车库门的开关。11、设计一个模拟集成电路中的反馈放大器，实现特定的增益和带宽要求，分析反馈对稳定性的影响。12、基于通信协议栈设计一个网络通信模块，支持多种网络协议，实现数据的收发和处理。13、设计一个基于运算放大器的仪表放大器，具有高共模抑制比和高增益，用于测量小信号。14、设计一个基于STM32的智能手环，能够监测心率、血压、运动步数等健康数据，并通过蓝牙与手机进行数据同步。15、在有向图中，拓扑排序是一种重要的操作。拓扑排序用于将有向无环图中的顶点排成一个线性序列，使得对于图中的每条有向边(u,v)，顶点u在序列中都排在顶点v之前。以下关于拓扑排序的描述，错误的是：（）A.拓扑排序的结果可能不唯一B.有向有环图也可以进行拓扑排序C.可以使用深度优先搜索或广度优先搜索来实现拓扑排序D.拓扑排序常用于任务调度等问题16、设计一个数字通信系统中的载波同步电路，实现对接收信号载波频率和相位的准确同步，测试同步性能。17、设计一个基于单片机的智能电表系统，能够测量电压、电流、功率、电量等参数，并具备远程抄表功能。18、设计一个音频均衡器，能够对音频信号进行10段均衡调节，给出系统方案和滤波器参数计算。19、设计一个光耦隔离的模拟量输入模块，实现对0至5V模拟信号的隔离采集，给出电路参数和应用示例。20、考虑一个文本编辑程序，需要实现撤销和重做的功能。以下哪种数据结构最适合用于存储操作的历史记录，以支持高效的撤销和重做操作？（）A.队列B.栈C.链表D.树二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细说明如何在一个无向图中进行连通分量的计算，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度。2、（本题5分）比较冒泡排序和快速排序在对小规模数据的处理速度。3、（本题5分）在一个具有n个节点的二叉树中，如何判断两棵二叉树是否完全相同，给出算法思路和时间复杂度分析。4、（本题5分）详细论述在一个具有n个顶点和e条边的无向图中，采用邻接表存储和邻接矩阵存储的优缺点，并比较它们的空间复杂度。5、（本题5分）论述如何使用堆优化迪杰斯特拉算法求解单源最短路径问题的性能。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）利用堆实现Top-K问题的求解，设计算法并进行性能优化。2、（本题5分）设计一个基于堆的存储结构来实现优先队列，支持优先级动态调整。3、（本题5分）设计一个算法，在一个字符串中找出所有长度为k且不包含特定字符的子串。4、（本题5分）使用链表和栈的组合结构，设计一个程序，实现表达式中括号匹配的检查功能。5、（本题5分）设计一个算法，利用平衡二叉树存储城市的面积和人口密度，实现按人口密度进行排序和查找。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某医院的体检管理系统需要记录体检项目、体检人员信息、体检结果和建议等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现体检项目的设置，体检人员信息的录入，体检结果的存储和分析，以及个性化的体检建议生成，并能够快速查询和统计体检数据。2、（本题10分）一个城市的公共交通系统需要实时跟踪公交车的位置和行驶路线，为乘客提供准确的到站时间预测。设计一种数据结构和算法，能够高效地处理车辆位置信息，计算到站时间。3、（本题10分）一个视频网站需要对用户的观看历史和偏好进行分析，以提供