西南医科大学《数据结构》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《数据结构》2022-2023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20个小题，每小题2分，共40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、二分查找是一种在有序数组中进行查找的高效算法。对于一个包含n个元素的有序数组，二分查找的最坏时间复杂度为：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(logn)D.O(1)2、设计一个基于单片机的智能路灯控制系统，根据环境光照和时间自动控制路灯的开关和亮度调节。3、设计一个基于USBType-C接口的电源适配器，能够提供多种输出电压和电流，包括电路设计和协议支持。4、设计一个无线通信模块抗干扰电路，能够提高无线通信的抗干扰能力，保证通信的稳定性。5、链表是一种常见的链式存储结构，相比顺序存储，链表在插入和删除操作上具有优势。在单向链表中，每个节点包含数据域和指针域。如果要在链表的中间位置插入一个新节点，需要找到插入位置的前一个节点。以下关于在单向链表中查找插入位置前一个节点的描述，正确的是：（）A.时间复杂度为O(1)B.时间复杂度为O(logn)C.时间复杂度为O(n)D.时间复杂度与链表长度无关6、数据结构的实现可以使用多种编程语言。以下关于不同编程语言中数据结构实现的特点，不正确的是：（）A.C语言实现数据结构通常需要手动管理内存B.Java中的数据结构具有自动内存管理和丰富的类库支持C.Python中的数据结构使用简单，但性能可能不如其他语言D.不同编程语言中数据结构的实现原理和效果完全相同7、设计一个数字电压表高精度测量电路，能够实现更高精度的直流电压测量，精度达到±0.01V。8、设计一个基于Wi-Fi6的无线局域网（WLAN）系统，实现高速稳定的网络连接，给出系统组成和关键技术。9、选择排序也是一种简单的排序算法。以下关于选择排序的特点，描述错误的是（）A.每一轮选择未排序部分的最小元素与当前位置交换B.时间复杂度始终为O(n^2)C.是一种不稳定的排序算法D.不需要额外的存储空间10、设计一个无线传感器网络中的节点通信模块，实现低功耗、短距离的数据传输，考虑节点的能耗管理。11、在数据结构的动态调整中，如动态数组和动态链表，需要注意一些问题。以下关于动态调整的描述，错误的是：（）A.动态数组在需要扩展时，通常需要重新分配更大的连续内存空间，并将原数据复制过去B.动态链表在插入和删除节点时，只需要修改指针，不需要移动大量的数据，效率较高C.动态调整数据结构时，需要考虑内存分配和释放的开销，避免频繁的操作导致性能下降D.动态调整的数据结构在任何情况下都能自动适应数据的变化，不需要手动干预和优化12、在一个用邻接表表示的无向图中，要判断两个顶点之间是否存在边，时间复杂度为（）A.O(1)B.O(n)C.O(log₂n)D.取决于顶点的度数13、设计一个基于ZigBee技术的无线智能家居安防系统，能够实时监测门窗状态、烟雾浓度、入侵情况等，并进行报警。14、设计一个音频滤波器参数优化电路，能够根据输入音频信号的特点自动优化滤波器的参数，提高音频质量。15、设计一个基于DSP的语音识别系统，能够实现特定语音指令的识别和响应，给出系统的硬件架构和识别算法。16、在数据结构的应用中，栈可以用于实现表达式求值。以下关于栈在表达式求值中的作用，正确的是：（）A.栈用于存储操作数，按照先进后出的原则进行计算B.栈用于存储运算符，根据优先级进行计算C.栈在表达式求值中作用不大，主要依靠复杂的算法来实现D.表达式求值不需要使用栈，直接按照顺序计算即可17、设计一个基于ADC和微控制器的气体浓度检测系统，能够检测多种常见气体（如CO、CO₂、CH₄等）的浓度。18、设计一个基于单片机的智能水表系统，能够实现用水量的计量、数据存储和远程抄表功能。19、设计一个音频放大器，采用T类放大方式，在4Ω负载下输出功率不小于50W，给出电路设计和电源管理。20、设计一个基于数字图像处理的人脸识别系统，能够对输入的图像进行人脸检测、特征提取和识别，说明算法的选择和优化。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细阐述在拓扑排序的基础上，如何进一步判断图是否为有向无环图。2、（本题5分）深入分析在一个具有n个元素的顺序表中，如何进行桶排序。3、（本题5分）详细说明在平衡二叉树中，如何通过旋转操作保持树的平衡，以及平衡因子的计算方法。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，利用树状数组实现对动态数据的快速求和操作。2、（本题5分）设计一个算法，将一个二叉搜索树转换为双向链表。3、（本题5分）设计一个算法，利用二叉树的中序遍历和先序遍历结果重建二叉树，并输出其后序遍历序列。4、（本题5分）设计一个算法，在给定的无向图中使用深度优先搜索判断是否存在哈密顿回路，输出结果。5、（本题5分）设计一个程序，判断给定无向图是否存在自环，输出判断结果。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10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10分）一个在线订餐平台的厨房管理系统需要记录菜品制作进度、