西华大学《数据结构与算法设计》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《数据结构与算法设计》2022-2023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、数据结构与算法的关系紧密相连。以下关于数据结构与算法关系的描述，不正确的是：（）A.数据结构是算法的基础，算法依赖于特定的数据结构B.不同的数据结构可以用于实现相同的算法，效果可能不同C.算法的设计和选择会影响数据结构的使用和效率D.数据结构和算法是相互独立的，没有关联2、在树结构中，二叉树是一种重要的类型。假设我们正在研究一个满二叉树。以下关于二叉树的描述，哪一项是不准确的？（）A.满二叉树的叶子节点都在同一层，且非叶子节点都有两个子节点B.二叉树的遍历方式包括前序遍历、中序遍历和后序遍历，它们的时间复杂度相同C.二叉查找树的左子树中的节点值均小于根节点值，右子树中的节点值均大于根节点值D.平衡二叉树在插入和删除节点时不需要进行调整，始终保持平衡状态3、设计一个数字通信系统中的同步电路，包括位同步、帧同步和网同步模块，测试其同步性能。4、在一个图像处理软件中，需要对图像的像素数据进行操作，如快速找到相邻像素的最大值、最小值等，并能够高效地进行区域填充。对于这样的图像数据处理需求，以下哪种数据结构可能是最有用的？（）A.二维数组，直接对应图像的像素矩阵B.二叉树，对像素值进行排序和查找C.图，表示像素之间的关系D.哈希表，快速定位特定像素的信息5、在一个多线程环境中，多个线程需要同时访问和修改一个共享的数据结构。为了保证数据的一致性和线程安全，以下哪种数据结构可能是最合适的？（）A.线程安全的链表，通过加锁机制保证并发访问的正确性B.普通的数组，需要额外的同步机制来保证线程安全C.线程安全的哈希表，提供了内置的同步机制D.树，结构复杂，线程安全实现难度较大6、设计一个基于音频编解码芯片的MP3播放器，支持常见的音频格式，具备存储和播放功能。7、运用通信网络技术，设计一个校园智能安防监控系统的网络架构，实现视频监控数据的实时传输和存储。8、设计一个数字信号调制解调扩展电路，能够增加调制解调的方式和速度，并且具有纠错功能。9、设计一个数字电压表自动校准电路，能够定期自动对电压表进行校准，提高测量精度。10、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。11、设计一个基于模拟开关和运放的音频混音系统，实现多个音频信号的混合输出。12、设一棵完全二叉树共有700个节点，则在该二叉树中有多少个叶子节点？（）A.350B.349C.351D.无法确定13、设计一个基于DSP的语音识别系统，能够识别特定的语音指令，给出算法原理和代码实现。14、数组是一种常见的数据结构，具有固定的大小和连续的存储方式。以下关于数组的描述，错误的是：（）A.数组可以通过下标快速访问元素，但插入和删除元素时可能需要移动大量元素，效率较低B.多维数组在内存中也是连续存储的，通过计算偏移量可以快速定位元素C.数组的长度在创建后不能改变，若要动态改变数组大小，需要重新分配内存并复制元素D.数组适用于元素数量固定且操作主要为查找的情况，对于频繁插入和删除的应用不太合适，且其空间利用率总是最优的15、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。16、设计一个基于无线传感器网络的森林火灾监测预警系统，能够及时发现火灾并发出警报。17、在字符串匹配算法中，KMP算法是一种高效的算法，以下关于KMP算法的描述，不正确的是：（）A.KMP算法通过利用已经匹配的部分信息，避免了不必要的回溯，提高了匹配效率B.KMP算法的时间复杂度主要取决于模式串的长度，与主串的长度无关C.KMP算法的核心是计算模式串的next数组，用于确定匹配失败时的移动位置D.KMP算法在任何情况下的性能都优于朴素的字符串匹配算法18、设计一个基于无线通信技术的智能农业灌溉控制系统，根据土壤湿度和气象条件自动控制灌溉。19、设计一个电子血压计扩展电路，能够增加血压计的测量功能和精度，并且具有数据传输和分析功能。20、数据结构是计算机存储、组织数据的方式，对算法的效率和程序的性能有着重要影响。以下关于数据结构的描述，哪一项是不准确的？（）A.数据结构可以分为线性结构和非线性结构，如数组、链表属于线性结构，而树和图属于非线性结构B.选择合适的数据结构取决于具体的应用场景和操作需求，例如频繁的插入和删除操作可能更适合使用链表C.数据结构的设计目标通常包括节省存储空间、提高操作效率和便于数据的管理与维护D.数据结构一旦确定，就不能根据实际情况进行修改和优化，否则会导致程序出现严重错误21、设计一个电子秤数据存储电路，能够将电子秤的测量数据存储在本地或云端，方便查询和分析。22、设计一个液晶显示的驱动电源，能够提供稳定的电压和电流，具有过压、过流保护功能。23、设计一个基于光电传感器的自动门控制系统，当有人靠近时自动开门，一段时间后自动关门。24、设计一个音频放大器噪声抑制电路，能够降低放大器的噪声水平，提高音频质量。25、设计一个数字图像处理系统，能够对输入的图像进行灰度化、二值化、边缘检测等基本操作，并显示处理后的结果。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释如何在一个有序数组中进行二分查找的同时统计目标值出现的次数。2、（本题5分）深入分析在具有n个元素的链表中，如何删除指定位置的节点，并给出具体的算法步骤和代码实现。3、（本题5分）解释线段树在进行区间求和时的更新策略和时间复杂度。4、（本题5分）详细解释什么是线索二叉树，说明如何构建线索二叉树以及如何利用线索进行遍历操作。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，使用拓扑排序解决课程安排问题，给定课程的先修关系，输出课程安排顺序。2、（本题5分）设计一个程序，使用迪杰斯特拉算法求解给定有向带权图中某一顶点到其他顶点的最短路径。3、（本题5分）设计一个数据结构和算法，模拟一个酒店的客房服务需求信息管理系统，能够及时处理客人的服务请求。4、（本题5分）利用队列结构设计一个学校图书馆还书系统，模拟还书的排队和处理过程。5、（本题5分）设计一个数据结构和算法，用于管理一个医院的病房消毒记录系统，确保病房消毒工作按时完成。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一家物流公司的配送中心需要管理货物的配送信息，包括配送单号、货物信息、收件人信息、配送员信息、配送状态、预计送达时间等。设计合适的数据结构来存储配送数据，实现配送信息的快速查询、状态更新、人员调度，并统计按时送达率。2、（本题10分）某医院的医生排班管理系统需要存储医生的排班信息，如医生编号、医生姓名、科室、排班日期、上班时间、下班时间等。系统要支持快速查找特定医生的排班、按照上班时间对排班进行排序、新增排班、修改排班以及删除排班。请设计合理的数据结构和算法，并提供代码实现和性能分析