西南交通大学《数据结构原理》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《数据结构原理》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批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15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、在二叉树的应用中，二叉查找树常用于实现动态集合的操作。以下关于二叉查找树的操作，错误的是（）A.查找操作通过比较节点值，沿着合适的子树进行B.插入操作可能会破坏二叉查找树的性质，需要进行调整C.删除操作总是删除叶子节点，不会影响树的结构D.可以通过中序遍历得到有序的节点值序列2、选择排序是另一种常见的排序算法。以下关于选择排序的说法中，不正确的是（）A.选择排序每次从待排序序列中选择最小（或最大）的元素放到已排序序列的末尾B.选择排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)C.选择排序的空间复杂度为O(1)D.选择排序是一种稳定的排序算法3、设计一个基于Zigbee和蓝牙的融合通信系统，实现不同设备之间的无缝通信，描述系统的硬件架构和通信协议。4、设计一个用于工业自动化的视觉检测系统，能够检测产品的缺陷和尺寸，说明系统硬件组成和图像处理算法。5、在数据结构的学习中，实践是非常重要的。以下关于数据结构实践的描述，错误的是：（）A.通过实际编程实现数据结构可以加深对其理解B.可以通过解决实际问题来应用所学的数据结构知识C.实践只需要在电脑上完成，不需要在现实场景中思考D.实践过程中可以发现数据结构的优点和不足6、设计一个简单的图像采集与处理系统，能够使用摄像头采集图像，并进行灰度化、二值化等基本处理，展示系统的硬件组成和软件算法。7、在排序算法中，冒泡排序是一种简单的排序方法。假设一个数组的初始状态接近有序，以下关于冒泡排序的性能，哪个描述是准确的（）A.时间复杂度仍然是O(n^2)，效率低下B.时间复杂度接近O(n)，性能较好C.会自动转换为更高效的排序算法D.无法确定其性能8、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。9、设计一个基于音频功率放大器的舞台音响系统，输出功率不小于500W，具备音效调节功能。10、快速排序是一种高效的排序算法。对于快速排序的性能和特点，以下描述哪一项是不正确的？（）A.快速排序通过选择一个基准元素，将数组分为小于基准和大于基准的两部分，然后对这两部分分别进行排序B.快速排序在平均情况下的时间复杂度为O(nlogn)，最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)C.快速排序是一种不稳定的排序算法，可能会改变相同元素的相对顺序D.快速排序的空间复杂度主要取决于递归调用的栈空间，最坏情况下为O(n)11、设计一个简单的工业自动化控制系统，实现对生产线上设备的运行控制和状态监测，阐述系统的架构和控制策略。12、设计一个基于运算放大器的求和放大器电路，能够实现多个输入信号的加权求和。13、设计一个模拟集成电路中的反馈放大器，实现特定的增益和带宽要求，分析反馈对稳定性的影响。14、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。15、设计一个音频滤波器数字控制与自动切换电路，能够通过数字信号处理器（DSP）精确控制滤波器参数，并根据输入音频信号自动切换滤波器。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细说明如何对一个平衡二叉树进行插入操作，并保持其平衡特性。2、（本题5分）论述如何利用广度优先搜索算法找到图中所有的连通分量。3、（本题5分）在一个具有n个顶点和e条边的带权有向图中，阐述如何使用迪杰斯特拉算法求解单源最短路径问题，给出算法步骤和时间复杂度分析。4、（本题5分）深入分析在具有n个元素的循环链表中，如何查找指定元素，并给出时间复杂度和空间复杂度的分析。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一家电商平台的物流跟踪系统需要记录包裹的运输轨迹，包括包裹单号、运输节点、到达时间、运输状态。请设计数据结构来存储运输轨迹数据，能够快速查询包裹的当前位置、历史轨迹、预计到达时间，并统计不同运输节点的处理效率。2、（本题5分）假设一个电商平台要进行促销活动，需要根据用户的购买历史和浏览记录为其推荐相关商品。请设计数据结构来存储用户的行为数据，并实现推荐算法，能够快速为用户生成个性化的商品推荐列表。3、（本题5分）某超市的商品促销管理系统需要存储促销商品的信息，如商品编号、商品名称、促销价格、促销开始时间、促销结束时间等。系统要支持快速查找特定促销商品、按照促销价格对商品进行排序、新增促销商品、结束促销商品活动。请设计合适的数据结构和算法，并给出代码实现和性能评估。4、（本题5分）一个在线旅游预订系统需要管理旅游线路、景点、酒店、游客预订信息等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现旅游线路和景点的添加、删除、查找和修改，酒店的预订和评价管理，游客预订信息的存储和处理，并能够根据游客的需求推荐合适的旅游线路和酒店。5、（本题5分）某在线音乐平台的歌曲管理系统需要存储歌曲信息，如歌曲编号、歌曲名称、歌手、专辑、播放次数等。系统要实现快速查找特定歌曲、按照播放次数对歌曲进行排序、新增歌曲、删除歌曲以及更新歌曲的播放次数。请确定合适的数据结构，并详细阐述算法和代码实现，同时讨论性能优化方法。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个基于链地址法解决冲突的哈希表，实现插入、查找和删除操作。2、（本题10分）设计一个程序，以二叉树