西南交通大学《数据结构》2022-2023学年第一学期期末试卷

装订线装订线PAGE2第1页，共3页西南交通大学

《数据结构》2022-2023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批阅人一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30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、设计一个直流稳压电源，能够输出稳定的直流电压，具有过压保护、过流保护等功能。2、设计一个高通滤波器，采用有源滤波器设计，截止频率为5kHz，通带增益为1，阻带衰减大于40dB，给出电路参数和性能测试。3、平衡二叉树是为了改进二叉搜索树在某些情况下性能不佳而提出的。以下关于平衡二叉树的描述，正确的是（）A.平衡二叉树的左右子树高度差一定不超过1B.插入和删除操作不会破坏平衡二叉树的平衡性C.平衡二叉树的查找效率一定高于二叉搜索树D.所有的平衡二叉树都是完全二叉树4、插入排序也是一种基本的排序算法。关于插入排序的特点，以下描述正确的是：（）A.插入排序在每次迭代中，将待排序元素插入到已排序部分的合适位置B.插入排序在最坏情况下的时间复杂度为O(nlogn)，优于冒泡排序C.插入排序是一种不稳定的排序算法，可能改变相同元素的相对顺序D.插入排序适用于大规模数据的排序，效率很高5、设计一个基于ADC和微控制器的水质监测系统，能够测量pH值、溶解氧、电导率等水质参数。6、在图的遍历算法中，深度优先搜索和广度优先搜索是两种基本方法。以下关于深度优先搜索的描述，不正确的是（）A.采用栈来实现B.可能会出现重复访问节点的情况C.对于连通图，能遍历到所有节点D.可以用于求解图的连通分量7、字典树（Trie）是一种用于存储字符串的数据结构。对于字典树的优势和应用，以下描述哪一项是不正确的？（）A.字典树在查找、插入和删除字符串时效率很高B.常用于文本自动完成、词频统计等应用场景C.字典树的空间利用率很高，适合存储大量的字符串D.字典树对于前缀匹配的查询操作特别有效8、设计一个基于数字信号处理器（DSP）的图像识别系统，能够识别简单的物体形状和颜色。9、设计一个高频射频收发器电路，工作频率在2.4GHz，支持蓝牙和ZigBee通信，给出电路结构和性能指标。10、设计一个基于图像传感器的车牌识别系统，能够自动识别车牌号码，并将识别结果进行输出和存储。11、设计一个用于智能音箱的语音处理模块，能够实现语音唤醒、识别和合成，给出系统架构和算法实现。12、设计一个用于太阳能路灯的控制器，能够根据光照强度自动控制路灯开关和亮度调节，给出电路原理和控制策略。13、设计一个基于FPGA的数字信号调制解调系统，支持多种调制方式如QAM、OFDM等，给出硬件实现和性能测试。14、设计一个基于数字图像处理的医学图像分析系统，能够辅助医生进行疾病诊断和治疗。15、在使用链表实现栈的操作时，假设需要弹出栈顶元素。以下关于链表栈的操作，哪个是正确的（）A.直接删除链表的头节点B.从链表的尾部删除节点C.遍历链表找到栈顶节点并删除D.以上操作都不正确16、设计一个基于物联网技术的智能停车场管理系统，能够实现车位检测、车辆引导和收费管理等功能。17、设计一个基于FPGA的数字信号解调系统，支持常见的调制方式（如QPSK、16QAM等）的解调。18、在数据结构的性能评估中，除了时间复杂度和空间复杂度，平均情况下的性能也是重要的考虑因素。假设一个数据结构在大多数情况下操作效率很高，但在某些特殊输入下性能急剧下降。以下关于这种数据结构的评价，哪个是合理的（）A.是一种优秀的数据结构，因为大多数情况性能好B.不是一种好的数据结构，因为存在性能瓶颈C.需要根据具体应用场景来判断其优劣D.以上评价都不准确19、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。20、设计一个基于ZigBee技术的智能路灯控制系统，能够根据环境光照和时间自动调节路灯亮度。21、设计一个音频放大器电路，能够放大输入的音频信号，输出功率在10W以上，并且具有音量调节功能。22、图的邻接矩阵存储方式适合于存储稠密图，而邻接表存储方式适合于存储稀疏图。假设一个图有100个顶点，如果边的数量较少，大概在100条左右，以下哪种存储方式更节省存储空间？（）A.邻接矩阵B.邻接表C.两者存储空间相同D.无法确定23、设计一个基于蓝牙低功耗和Wi-Fi的双模通信模块，实现灵活的通信方式选择，描述模块的硬件组成和通信协议。24、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25、设计一个数字温度计电路，能够测量人体温度，精度要求在±0.1℃以内，并且具有报警功能。26、在一个m行n列的二维数组中，按行优先存储时，元素a[i][j]的存储地址与a[0][0]的存储地址之间相差的元素个数为？（）A.i*n+jB.j*m+iC.i*m+jD.j*n+i27、设计一个基于ARMCortex-M系列的低功耗手持设备，实现特定的功能如计步、心率监测等，描述设备的硬件选型和软件优化。28、利用电力电子技术设计一个不间断电源（UPS）系统，在市电中断时能够为负载提供持续的电力供应。29、设计一个用于雷达测距的收发电路，能够测量目标距离并显示，给出射频电路设计和信号处理算法。30、图在实际应用中有着多种用途。以下关于图的应用场景的描述，错误的是：（）A.图可以用于表示社交网络中的人际关系B.图可以用于交通网络的路径规划C.图可以用于表示计算机网络中的连接关系D.图只能用于表示简单的线性关系二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个文件系统需要对文件和目录进行高效管理。文件和目录信息以树形结构存储。请设计算法实现以下功能：（1）创建一个新目录或文件；（2）删除一个指定的目录或文件；（3）查找指定文件或目录的位置；（4）遍历整个文件系统并输出目录和文件结构。分析所设计算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）一个在线图书馆的书籍借阅系统需要对书籍的借阅情况和读者信息进行管理。书籍信息包括书籍编号、书名、作者、借阅状态等，读者信息包括读者编号、姓名、借阅记录等。这些信息以并查集的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）读者借阅书籍；（2）读者归还书籍；（3）查询某本书是否可借；（4）统计某读者的借阅次数。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）一个健身房的会员管理系统需要存储会员信息，如会员编号、会员姓名、会员类型、会员期限、消费记录等。系统要能够快速查找特定会员、按照消费金额对会员进行排序、新增会员、修改会员信息以及删除会员。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。4、（本题5分）某在线图书馆的图书借阅系统需要记录图书的借阅者、借阅时间、应还时间、是否逾期等信息。设计数据结构来管理图书借阅情况，支持借阅、归还、续借等操作，能够及时提醒借阅者归还图书并统计图书的借阅频率。5、（本题5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、任务描述、负责人、截止日期等，员工信息包括员工编号、姓名、负责任务等。考虑使用线索二叉树来存储这些信息。请设计算法实现以下功能：（1）插入新的任务或员工信息；（2）删除已完成的任务或离职员工信息；（3）按照截止日期对任务进行排序；（4）查找某个员工负责的所有任务。分析所设计算法的时间复杂度和空间复杂度。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细说明在动态规划的问题分解中，如何确定子问题的边界和依赖关系。2、（本题5分）详细论述在利用二叉搜索树进行删除操作时，若删除的节点有两个子节点，如何选择替代节点并保持树的性质。3、（本题5分）详细阐述在图的广度优先遍历算法中，如何使用队列来实现，并说明其应用场景。4、（本题5分）详细说明如何在一个图中进行