西安电子科技大学《数据结构与算法分析》2019-2020学年第一学期期末试卷

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《数据结构与算法分析》2019-2020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、设计一个基于无线通信技术的智能环境监测站，能够监测温度、湿度、气压、风速等多种环境参数。2、设计一个基于蓝牙和传感器的可穿戴健康监测设备，实时监测心率、体温等生理参数。3、数组是一种基础的数据结构，具有一定的优点和局限性。以下关于数组的说法，不正确的是：（）A.数组的元素在内存中是连续存储的，便于随机访问B.数组的长度在定义后通常是固定的，不易动态扩展C.数组的插入和删除操作在元素较多时，效率较高D.数组可以用于存储相同类型的数据元素，具有较高的存储效率4、设计一个基于ADC和微控制器的压力测量系统，能够测量0-100MPa的压力，精度达到0.1MPa。5、设计一个简单的无线充电系统，输出功率为5W，效率不低于70%，说明系统原理和关键部件。6、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。7、设计一个基于无线通信技术的智能农业灌溉控制系统，能够根据土壤湿度和气象条件自动控制灌溉水量和时间。8、设计一个基于光电传感器的物体计数系统，能够准确计数通过检测区域的物体数量。9、根据通信原理，设计一个卫星通信车载终端的收发系统，能够在移动中保持稳定的通信连接。10、考虑用数据结构来实现一个字典功能，要求能够快速插入、删除和查找元素。以下哪种数据结构可能是最合适的（）A.红黑树B.跳表C.堆D.以上数据结构都可以11、设计一个基于编码器和控制器的工业机器人运动轨迹控制系统，实现预定的运动轨迹。12、设计一个基于蓝牙技术的无线数据传输系统，实现两个设备之间的稳定数据通信，考虑传输距离和数据速率。13、设计一个集成电路制造中光刻胶的选择和涂覆工艺优化方案，提高光刻质量。14、假设要实现一个LRU（最近最少使用）缓存淘汰策略，用于管理有限的内存空间以存储经常访问的数据。为了有效地实现这个策略，以下哪种数据结构是关键？（）A.双向链表结合哈希表B.栈结合数组C.队列结合树D.堆结合链表15、假设要对一个包含1000个元素的数组进行排序，以下哪种排序算法在平均情况下性能较好？（）A.冒泡排序B.选择排序C.插入排序D.快速排序16、设计一个高通滤波器，截止频率为500Hz，通带增益为2，阻带衰减大于30dB，采用切比雪夫滤波器设计，给出电路参数和仿真结果。17、假设正在实现一个文件系统，需要快速查找文件的目录信息，并且支持文件和目录的添加、删除和修改操作。以下哪种数据结构可能是最适合用于存储目录结构的？（）A.平衡二叉树，保持查找效率平衡B.红黑树，自平衡的二叉搜索树C.B树，适合外存存储和大量数据查找D.哈希表，快速定位目录项18、设计一个模拟信号的滤波电路，能够有效地滤除特定频率范围内的噪声，如低通、高通、带通或带阻滤波器。19、利用传感器设计一个自动照明控制系统，根据环境光线强度自动控制灯光的开启和关闭，并可以调节灯光亮度。20、队列可以用于实现广度优先搜索算法，以下关于队列在该算法中的作用，描述不正确的是：（）A.队列用于存储待扩展的节点，按照先进先出的顺序进行扩展B.队列可以保证搜索的广度优先性，即先访问距离起始节点近的节点C.队列在搜索过程中不需要进行任何操作，只在开始和结束时使用D.队列的容量大小对搜索的效率和结果没有影响21、设计一个卫星导航系统的接收模块，能够接收并解析卫星信号，计算定位信息，评估定位精度。22、在数据结构中，堆通常用于实现优先队列。假设需要构建一个最大堆，以下关于堆的调整操作，哪个是关键的步骤（）A.从根节点开始，比较每个节点与其子节点的值B.从叶子节点开始，向上调整节点的位置C.随机选择节点进行比较和调整D.不需要进行调整，初始构建就是正确的23、设计一个基于蓝牙5.0的音频传输系统，能够实现高质量的无线音频传输，传输距离不小于20米，支持双声道。24、设计一个通信系统中的信道编码模块，实现某种纠错编码算法，分析其纠错能力和编码效率。25、设计一个基于单片机的步进电机控制系统，能够实现正反转、调速和定位控制功能。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细说明如何在一个无向图中进行深度优先搜索的非递归实现，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）阐述如何使用并查集解决集合合并和查询问题，说明并查集的优化方法和时间复杂度。3、（本题5分）描述二叉树的遍历算法在二叉树的染色问题、树的转换问题中的应用。4、（本题5分）解释数据结构中栈的压栈和弹栈操作的含义，并举例说明其在实际中的应用。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个算法，在一个二叉树中找出所有节点的堂兄弟节点。2、（本题5分）设计一个程序，使用循环队列存储医院的挂号信息，实现挂号的排队和叫号功能。3、（本题5分）使用双向链表和队列的结合，设计一个程序，模拟实现超市收银台的排队结账系统。4、（本题5分）设计一个程序，实现对二叉搜索树的中序遍历的非递归实现，展示遍历结果。5、（本题5分）详细设计B树中处理根节点特殊情况的算法，并进行模拟测试。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一个科研项目管理系统需要对项目的进展情况和参与人员进行跟踪。项目信息包括项目编号、项目名称、负责人、起止时间、进展状态等，参与人员信息包括人员编号、姓名、参与项目等。这些信息以十字链表的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询某个项目的详细信息；（2）添加新的项目或人员；（3）删除已完成的项目或离职人员；（4）统计每个负责人负责的项目数量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题10分）某在线论坛需要对帖子和回复进行管理。帖子和回复以双向链表的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）按照发布时间顺序输出帖子和回复；（2）将热门帖子置顶；（3）删除某个违规的帖子或回复；（4）统计每个帖子的回复数量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。3、（本题10分）某公司的项目任务分配系统需要对多个项目的任务和员工分配情况进行管理。任务信息包括任务编号、任务