中南大学《数据结构与算法》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《数据结构与算法》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、对于一个需要频繁进行插入、删除和查找操作的数据集合，假设数据的规模较大且分布较为随机。以下哪种数据结构在平均情况下能够提供较好的性能？（）A.链表B.有序数组C.哈希表D.栈2、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。3、设计一个基于数字信号处理的音频降噪耳机系统，有效降低环境噪声对音频的干扰。4、在二叉搜索树中，左子树的所有节点值都小于根节点值，右子树的所有节点值都大于根节点值。假设存在一个二叉搜索树，插入一系列值：50、30、70、20、40、60、80。在插入这些值后，要查找值为60的节点，以下哪种查找路径是正确的？（）A.50-70-60B.50-30-40-60C.50-70-80-60D.50-30-20-605、设计一个高频功率放大器电路，工作频率在100MHz以上，输出功率不小于10W，效率不低于50%，给出电路结构和调试方法。6、设计一个基于蓝牙模块的智能体重秤，能够测量体重、体脂率、肌肉量等身体指标，并将数据上传至云端。7、根据通信原理，设计一个卫星通信车载终端的收发系统，能够在移动中保持稳定的通信连接。8、设计一个电子琴电路，能够产生不同音符的声音，具有音量调节、音色选择等功能。9、基于通信编码技术设计一个纠错编码系统，能够对传输的数据进行编码和纠错，提高数据传输的可靠性。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、采用模拟电子技术设计一个函数信号发生器，能够产生正弦波、方波和三角波等常见信号，且频率和幅度可调。12、当需要构建一个能够表示家族关系的树形数据结构时，假设每个节点代表一个家庭成员，并且需要方便地查找某个成员的祖先和后代。以下哪种树形结构最合适？（）A.二叉树B.二叉搜索树C.多叉树D.红黑树13、设计一个基于运算放大器的差分放大器电路，具有高共模抑制比和低噪声特性。14、设计一个基于运算放大器的微分器电路，能够对输入信号进行微分运算，输入信号频率范围为0-100Hz。15、设计一个音频滤波器扩展电路，能够增加滤波器的滤波类型和频率范围，并且具有自动调节功能。16、在一个需要对大量数据进行去重操作的数据处理任务中，以下哪种数据结构可以有效地帮助实现这个功能？（）A.集合B.树C.链表D.队列17、队列也是一种常见的数据结构，遵循先进先出的原则。假设一个打印任务队列，有文档A、B、C依次进入队列，打印机每次只能处理一个任务。当打印机处理完当前任务后，会从队列头部取出下一个任务进行打印。如果文档A正在打印，此时文档D进入队列，那么接下来打印机将打印哪个文档？（）A.BB.CC.DD.不确定18、在一个最小堆中，删除堆顶元素后，需要重新调整堆以保持其性质。以下哪种操作是正确的？（）A.将最后一个元素移到堆顶，然后向下调整B.将第一个元素移到末尾，然后向上调整C.重新构建整个堆D.不进行任何操作19、设计一个简单的无线数据传输系统，工作频率在ISM频段，传输距离不小于100米，数据传输速率不低于1Mbps，说明系统组成和关键技术。20、假设要实现一个可以快速查找两个节点之间是否存在路径的图数据结构。以下哪种表示方法和搜索算法的组合最适合？（）A.邻接矩阵和深度优先搜索B.邻接表和广度优先搜索C.邻接矩阵和广度优先搜索D.邻接表和深度优先搜索21、利用通信原理知识，设计一个无线数据传输系统，能够在一定距离内稳定传输数字信号，具备抗干扰和纠错能力，且传输速率达到特定要求。22、设计一个基于数字信号处理的语音降噪系统，能够有效降低环境噪声对语音信号的影响，提高语音质量。23、设计一个音频均衡器参数自动调整与存储电路，能够根据输入音频信号自动调整均衡器参数，并将参数存储起来供下次使用。24、设计一个数字存储示波器数据处理电路，能够对示波器采集的数据进行处理和分析，并且具有图形显示功能。25、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。26、设计一个基于PLC的立体车库控制系统，实现车辆的存取、车位的分配和安全监控功能。27、设计一个简单的数字示波器的触发电路，能够准确捕捉输入信号的特定特征，阐述触发电路的原理和设计。28、在一个链式存储的栈中，进行出栈操作时，需要判断栈是否为空，判断条件是？（）A.栈顶指针为NULLB.栈顶指针指向的节点数据为NULLC.栈顶指针的值小于0D.栈顶指针的值大于栈的最大容量29、设计一个基于无线通信技术的智能交通信号控制系统，能够根据实时交通流量优化信号灯时间。30、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。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（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。2、（本题5分）在一个大型企业的项目管理系统中，需要管理项目信息、任务分配、员工工作进度和项目资源等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持项目的创建、修改和删除，任务的分配和跟踪，员工工作进度的更新和项目资源的调配，并能够及时发现项目中的风险和问题。3、（本题5分）一个在线购物车系统需要管理商品信息，包括商品编号、商品名称、商品数量、商品单价、总价等。系统要能够快速计算购物车总价、按照商品单价对商品进行排序、添加商品、修改商品数量、删除商品。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）一个在线学习平台需要管理课程信息，包括课程编号、课程名称、授课教师、课程简介、选课人数等。平台要实现快速查找特定课程、按照选课人数对课程进行排序、新增和删除课程，以及修改课程信息的功能。请设计相应的数据结构和算法，并给出完整的代码实现，同时讨论其时间和空间效率。5、（本题5分）某网约车平台需要根据乘客的出发地和目的地，快速匹配附近的司机。设计合适的数据结构和算法，实现高效的订单匹配和行程规划。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）比较冒泡排序和快速排序在不同规模数据下的性能表现，并分析原因。2、（本题5分）在数据结构中，解释栈的应用场景，如表达式求值、括号匹配等，给出相应的算法步骤和实现代码。3、（本题5分）说明二叉树的遍历算法在二叉树的层次遍历变种问题（如之字形遍历）中的应用。4、（本题5分）解释如何使用左偏树实现合并优先队列，分析其特点和时间复杂度。5、（本题5