西安电子科技大学《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页西安电子科技大学《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20个小题，每小题2分，共40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、假设要实现一个高效的字符串匹配算法，能够在一个长文本中快速找到给定的模式字符串的所有出现位置。以下哪种数据结构和算法的组合是常见的解决方案？（）A.KMP算法结合数组B.暴力匹配算法结合链表C.后缀树D.字典树结合贪心算法2、设计一个用于医疗设备的电源管理系统，要求输出稳定、低噪声，能够适应不同的负载变化，给出电路拓扑和反馈控制方案。3、考虑一个在线游戏排行榜系统，需要实时更新玩家的得分和排名，并能够快速地获取前几名玩家的信息。对于这样的需求，以下哪种数据结构和算法的结合是最恰当的？（）A.快速排序和数组，实现得分排序和排名更新B.归并排序和链表，处理玩家得分数据C.插入排序和栈，更新玩家排名D.堆排序和优先队列，高效维护排行榜4、运用通信网络原理，设计一个企业数据中心的网络布线方案，确保高速、可靠的数据传输。5、平衡二叉树是为了改进二叉搜索树在某些情况下退化为链表的情况而设计的。AVL树是一种常见的平衡二叉树，通过旋转操作来保持树的平衡。当在AVL树中插入一个新节点导致失衡时，可能需要进行单旋转或双旋转操作来恢复平衡。以下关于AVL树旋转操作的描述，错误的是：（）A.旋转操作可以保持二叉树的性质B.旋转操作的目的是调整节点的位置，使树重新平衡C.单旋转和双旋转操作一定能使树的高度降低D.旋转操作的时间复杂度为O(1)6、设计一个基于PLC的工业机器人控制系统，能够实现机器人的运动控制、轨迹规划和任务执行。7、在一个图像识别系统中，需要对大量的图像特征向量进行聚类分析。以下哪种数据结构和算法常用于实现图像特征的聚类？（）A.K-Means算法结合链表B.层次聚类算法和二叉树C.密度聚类算法和数组D.以上算法和数据结构都可能用到，取决于具体需求8、利用射频技术设计一个蓝牙音频耳机，实现高质量的无线音频传输和控制功能。9、设计一个数字鉴相器，能够测量两个高频信号的相位差，精度达到0.1度，给出电路结构和工作原理。10、设计一个基于单片机的智能电表抄表系统，支持远程抄表和数据统计分析。11、在一个数据库系统的缓冲区管理中，需要有效地存储和替换缓冲区内的数据页，以提高数据库的访问性能。以下哪种数据结构和算法常用于缓冲区的管理？（）A.LRU（最近最少使用）算法和链表B.FIFO（先进先出）算法和队列C.MRU（最近最多使用）算法和栈D.Random（随机）算法和数组12、在数据结构的性能评估中，除了时间复杂度和空间复杂度，还有其他指标。关于这些评估指标，以下描述哪一项是不正确的？（）A.平均查找长度常用于评估查找算法的性能B.算法的稳定性也是一个重要的评估指标，特别是在排序算法中C.数据结构的可维护性和可读性在实际应用中通常不重要D.对于特定的应用场景，还需要考虑数据结构与其他部分的集成和协作效率13、设计一个基于Arduino的智能宠物喂食器，能够根据设定的时间和食量自动为宠物投放食物，并通过手机APP进行远程控制和监控。14、假设正在设计一个内存管理系统，需要有效地分配和回收内存块，并能够快速地查找合适大小的空闲内存区域。以下哪种数据结构和算法常用于解决内存管理的问题？（）A.伙伴系统和首次适应算法B.堆排序和最佳适应算法C.冒泡排序和最坏适应算法D.快速排序和循环首次适应算法15、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。16、哈希表的装填因子越大，发生冲突的可能性就越大。假设一个哈希表的容量为10，当前存储了8个元素，装填因子是多少？（）A.0.8B.0.2C.8D.217、设计一个基于ZigBee技术的智能温室控制系统，能够调节温室内的温度、湿度、光照和二氧化碳浓度。18、对于一个需要快速计算一个字符串的所有子串的问题，以下哪种数据结构和算法的组合可能是最有效的？（）A.后缀数组和相关算法B.前缀树和遍历C.链表和字符串操作D.数组和循环19、设计一个基于FPGA的高速数据存储系统，支持SATA或NVMe接口，给出硬件设计和性能测试。20、设计一个计算机网络拓扑结构，满足特定的网络规模、性能和可靠性要求，进行网络性能分析和优化。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细说明在排序算法的稳定性改进中，如何在不显著增加时间复杂度的前提下保证稳定性。2、（本题5分）详细阐述如何在一个带权有向图中计算两个顶点之间的次短路径。3、（本题5分）详细描述在一个顺序栈中，当栈满时如何进行扩容操作，以及扩容操作可能带来的影响和优化策略。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）使用链表和Prim算法，设计一个程序，为一个物流配送中心规划最优的货物配送路线。2、（本题5分）设计一个哈希表程序，采用双哈希法处理哈希冲突，支持动态插入和删除操作，展示操作过程和结果。3、（本题5分）设计一个算法，利用哈希表存储学生的学号和选修课程，实现课程的查询和统计。4、（本题5分）设计一个程序，使用合适的数据结构存储一个在线音乐平台的歌手信息，支持歌手的分类和查询。5、（本题5分）基于跳表和克鲁斯卡尔算法，设计一个程序，为一个城市的排水系统规划管道连接方案，确保排水效率和建设成本的优化。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）一个在线房产中介系统需要管理房源信息、房东信息、租客需求、租赁合同等。设计数据结构来实现房源的发布、租客需求的匹配、合同的签订和管理，能够保障交易的安全和透明。2、（本题10分）某电商平台需要对商品的销