重庆第二师范学院《数据结构》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《数据结构》2021-2022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15个小题，每小题2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、在数据结构的性能评估中，以下关于时间复杂度和空间复杂度的说法，不正确的是：（）A.时间复杂度反映了算法执行时间与输入规模之间的关系B.空间复杂度反映了算法所需存储空间与输入规模之间的关系C.时间复杂度和空间复杂度越低越好，不需要考虑其他因素D.可以通过优化算法来降低时间复杂度和空间复杂度2、插入排序在小规模数据时性能较好。以下关于插入排序的描述，正确的是（）A.对于近乎有序的数组，效率很高B.最坏情况下的时间复杂度为O(nlogn)C.平均情况下的时间复杂度为O(n^2)D.是一种空间复杂度较高的排序算法3、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。4、在数据结构的应用中，图算法有着广泛的用途。假设我们正在使用图算法解决问题。以下关于图算法的描述，哪一项是不准确的？（）A.最短路径算法（如Dijkstra算法和Floyd算法）可以用于求解图中两点之间的最短路径B.最小生成树算法（如Prim算法和Kruskal算法）可以用于构建图的最小代价连通子图C.拓扑排序算法可以用于判断一个有向图是否存在环D.所有的图算法的时间复杂度都相同，与图的类型和规模无关5、在选择数据结构时，需要考虑多种因素。以下关于数据结构选择的描述，不准确的是：（）A.如果需要频繁地在头部和尾部进行插入和删除操作，双端队列可能是一个合适的选择B.当数据的查找操作远多于插入和删除操作，且数据量较大时，二叉搜索树可能比链表更合适C.对于需要快速合并操作的场景，如多个有序序列的合并，优先队列可能是一个好的选择D.数据结构的选择只取决于操作的类型和频率，不需要考虑数据的特点和规模6、设计一个数字图像处理中图像特征提取和分类系统，分析特征的有效性和分类准确率。7、堆是一种特殊的数据结构，常用于实现优先队列。以下关于堆的性质，正确的是：（）A.大根堆中，每个节点的值都大于或等于其孩子节点的值B.小根堆中，根节点的值一定是堆中最小的值C.堆可以用数组实现，通过特定的计算方式可以快速定位节点的父子关系D.对堆进行插入和删除操作后，不需要重新调整堆的结构以保持其性质8、队列也是一种特殊的线性表，与栈的操作原则不同。以下关于队列的描述，错误的是：（）A.队列遵循先进先出（FIFO）原则，即最先入队的元素最先出队B.环形队列可以有效地解决顺序队列中假溢出的问题，提高存储空间的利用率C.队列在任务调度、消息传递、缓冲区管理等方面有重要作用D.队列的插入和删除操作只能在队头和队尾进行，不能在队列中间进行，且其操作效率总是低于栈9、运用集成电路工艺，设计一款用于航空航天的抗辐射数字集成电路，确保在恶劣环境下正常工作。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、设计一个基于单片机的智能路灯控制系统，能够根据环境光照强度自动调节路灯的亮度，实现节能控制。12、设计一个基于51单片机的智能安防系统，能够检测门窗的开关状态、人体红外信号，并通过GSM模块发送报警短信。13、设计一个基于GPS的定位导航系统，能够实时获取位置信息并进行路径规划，提供系统的硬件选型和软件实现方案。14、设计一个简单的雷达测距系统，能够测量目标物体的距离，并显示测量结果，分析其测量精度和误差来源。15、运用集成电路知识，设计一款用于智能手表的低功耗蓝牙通信芯片，具备稳定的连接和低能耗特性。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）对于一个具有n个顶点的无向图，如何使用深度优先搜索算法找出所有的桥？2、（本题5分）深入分析在一个具有n个元素的顺序表中，如何进行排序算法的性能比较和分析。3、（本题5分）解释什么是哈夫曼编码，并说明其在数据压缩中的作用和优势。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个图书馆管理系统需要记录大量的图书信息，包括图书编号、书名、作者、出版社、出版日期、馆藏数量等。同时，系统要支持快速查找特定图书、按照馆藏数量进行排序、新增和删除图书记录等操作。请选择合适的数据结构来存储图书信息，并设计相应的算法和代码来实现上述功能，同时分析时间和空间复杂度。2、（本题5分）一个物流配送中心需要对货物的配送路径进行规划。配送地点以图的形式表示，边的权重表示两地之间的距离。请设计算法实现以下功能：（1）使用迪杰斯特拉算法找到从起点到终点的最短路径；（2）判断图中是否存在负权边，如果有，如何处理；（3）使用弗洛伊德算法计算所有点对之间的最短路径；（4）如果新增一个配送地点，如何更新最短路径。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）一个在线教育平台需要对学生的学习成绩、课程选择和学习进度进行管理。设计数据结构来存储这些信息，以便能够快速地查询学生的学习情况、分析课程的受欢迎程度，并为学生推荐合适的课程。4、（本题5分）某物流仓库需要对货物的存储位置和出入库记录进行管理。货物信息和位置以图的邻接矩阵形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查找某类货物的存储位置；（2）记录货物的出入库时间和数量；（3）当仓库布局调整时，更新货物的存储位置；（4）统计某种货物在一段时间内的出入库总量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。5、（本题5分）一个健身房管理系统需要记录会员的信息、锻炼计划、课程预约和消费记录。设计数据结构来优化会员管理和服务提供。四、设计题（本大题共3个小题，共30