西安交通大学城市学院《数据结构》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构》2023-2024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、在一个长度为n的顺序表中，删除第i个元素（1<=i<=n），需要移动的元素个数为（）A.iB.n-iC.n-i+1D.n-i-12、设计一个基于ARM的工业自动化控制系统，实现对生产设备的监控和控制，描述系统架构和软件界面。3、设计一个基于D/A转换器的三角波信号发生器电路，输出频率范围为100Hz-1kHz，幅度可调。4、设计一个基于ZigBee技术的智能电表抄表系统，实现远程自动抄表和数据统计分析。5、AVL树是一种平衡二叉搜索树。假设我们正在使用一个AVL树。以下关于AVL树的描述，哪一项是不准确的？（）A.AVL树通过旋转操作保持左右子树的高度差不超过1，从而保证平衡B.插入和删除节点后，可能需要进行多次旋转操作来恢复AVL树的平衡C.AVL树的查找、插入和删除操作的时间复杂度在最坏情况下均为O(logn)D.AVL树的空间复杂度比普通二叉搜索树高很多，不适合在内存受限的环境中使用6、使用电力电子器件设计一个降压型直流-直流变换器（BuckConverter），给出电路参数设计和效率分析。7、利用数字逻辑电路设计一个交通流量统计系统，能够对道路上的车辆数量进行实时统计和分析。8、利用通信技术，设计一个无线传感器网络节点，能够采集环境数据并通过无线网络将数据传输到汇聚节点。9、设计一个直流无刷电机控制系统，能够实现电机的正反转、调速和位置控制，包括驱动电路和控制策略。10、设计一个数字频率计，采用等精度测量法，测量范围为10Hz至100MHz，给出系统方案和误差分析。11、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12、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。13、树是一种重要的数据结构，二叉树是树的一种特殊形式。在二叉树中，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。满二叉树是一种特殊的二叉树，其所有的叶节点都在同一层，并且每个非叶节点都有两个子节点。对于一个深度为4的满二叉树，其节点总数为：（）A.15B.16C.31D.3214、使用单片机设计一个智能烟雾报警器，能够灵敏检测烟雾并及时发出警报。15、在一个平衡二叉搜索树中，进行插入操作后，可能会破坏平衡。为了恢复平衡，可能会进行多次旋转操作。以下哪种情况可能导致最多的旋转操作？（）A.插入的值总是大于当前节点的值B.插入的值总是小于当前节点的值C.插入的值随机分布D.以上情况旋转操作次数相同16、设计一个卫星通信系统中上行链路和下行链路的功率分配方案，考虑链路预算和干扰情况。17、设计一个基于FPGA的高速并行数据处理系统，能够快速处理大量的数据，阐述硬件架构和并行处理算法。18、设计一个卫星通信系统中的雨衰补偿电路，提高系统在恶劣天气条件下的通信性能。19、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。20、设计一个基于单片机的智能家居控制系统，能够实现对灯光、窗帘、空调等设备的远程控制和智能管理。21、设计一个太阳能充电控制器电路，能够对太阳能电池板的输出进行最大功率点跟踪（MPPT），并对蓄电池进行合理充电管理，给出电路原理和控制策略。22、根据通信原理，设计一个无线传感器网络的网关设备，实现传感器数据的汇聚和转发。23、设计一个简单的太阳能路灯控制器，能够根据日照时间和环境亮度自动控制路灯的开启和关闭。24、快速排序是一种高效的排序算法，具有较好的平均性能。以下关于快速排序的描述，错误的是：（）A.快速排序通过选择一个基准元素，将数组分为小于和大于基准元素的两部分，然后对这两部分分别递归排序B.快速排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)，但这种情况很少出现C.快速排序的空间复杂度主要取决于递归调用的栈空间，通常为O(logn)D.快速排序是一种稳定的排序算法，能够保证相同元素的相对顺序不变25、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。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）数组和链表在存储数据方面有哪些不同之处？各自的优缺点是什么？2、（本题5分）详细阐述如何使用希尔排序算法对一个具有n个元素的数组进行排序，给出算法步骤和时间复杂度分析。以提高查找和插入的效率。3、（本题5分）深入分析在一个具有n个元素的顺序表中，如何进行插入排序，并分析其时间复杂度。4、（本题5分）在一个双向链表中，如何将链表按值从小到大排序？三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个插入排序程序，对已接近有序的数组进行排序，分析其优化效果。2、（本题5分）设计一个程序，在二叉搜索树中查找所有大于给定值的节点，输出节点值。3、（本题5分）设计一个程序，使用邻接矩阵表示一个无向连通图，判断图中是否存在欧拉回路。4、（本题5分）设计一个程序，实现对二叉搜索树的平衡因子计算功能，输入一棵二叉搜索树输出其每个节点的平衡因子。5、（本题5分）设计一个算法，利用平衡二叉树存储用户的年龄和性别，实现年龄的范围查找和性别统计。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某电商网站的推荐系统需要根据用户的浏览历史和购买行为为用户推荐相关商品。设计一种数据结构和算法，能够有效地存储和分析用户行为数据，实现精准的商品推荐。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