贵州黔南经济学院《数据结构Ⅰ》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构Ⅰ》2023-2024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一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20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、设计一个基于蓝牙低功耗技术的智能血压计，能够准确测量血压，并将数据传输到手机APP进行分析和存储。2、二叉搜索树是一种特殊的二叉树，具有特定的性质。对于二叉搜索树的特点和操作，以下说法错误的是（）A.左子树上所有节点的值均小于根节点的值B.右子树上所有节点的值均大于根节点的值C.插入和查找操作的平均时间复杂度为O(logn)D.二叉搜索树一定是完全二叉树3、设计一个无线通信收发系统，工作在特定频段，实现数据的可靠传输，考虑发射功率、接收灵敏度和抗干扰能力等因素。4、设计一个基于D/A转换器的函数信号发生器，能够产生正弦波、方波、三角波等常见波形。5、设计一个数字锁相环频率合成器，能够输出频率在1MHz至1GHz范围内连续可调的正弦波，给出系统架构和关键技术。6、考虑一个在线购物车系统，需要存储用户添加的商品信息，包括商品ID、数量和价格，并支持商品的添加、删除和修改操作。以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.二叉搜索树，根据商品ID存储B.链表，动态管理商品信息C.数组，顺序存储购物车内容D.哈希表，快速定位商品7、设计一个基于数字锁相环的时钟同步系统，能够使多个设备的时钟保持同步，分析其同步精度和稳定性。8、设计一个模拟信号数字化系统，包括抽样、量化和编码模块，确定合适的抽样频率和量化级数，分析系统性能。9、设计一个基于单片机的电子秤系统，能够测量物体的重量，并具有去皮、计价等功能。10、设计一个基于蓝牙4.2技术的智能手环，能够监测运动数据（如步数、距离、消耗卡路里等）和睡眠质量。11、设计一个音频滤波器电路，能够对输入的音频信号进行低通、高通、带通和带阻滤波，滤波频率可调节。12、设计一个基于CAN总线的汽车电子控制系统，实现对发动机、变速器、制动系统等部件的监测和控制。13、设计一个液晶显示技术中的视角扩展光学系统，分析视角扩展效果和图像质量。14、在图的算法中，Floyd-Warshall算法用于求解所有顶点对之间的最短路径。以下关于Floyd-Warshall算法的描述，不正确的是（）A.算法基于动态规划的思想B.算法可以处理带负权边的图C.算法的时间复杂度为O(n^3)，空间复杂度为O(n^2)D.算法在求解过程中会修改图的边权值15、设计一个基于微控制器的智能家电控制系统，能够通过手机APP远程控制家电的开关和工作模式，说明系统的硬件和软件实现。16、设计一个数字图像处理中的图像压缩质量评估系统，包括客观和主观评估指标的测量。17、设计一个音频分频器电路，将音频信号分为高音、中音和低音，给出电路结构和元件参数计算。18、在数据结构的排序算法中，归并排序是一种稳定的排序方法。假设我们正在使用归并排序对数组进行排序。以下关于归并排序的描述，哪一项是不准确的？（）A.归并排序的基本思想是将数组分成两半，分别排序后再合并B.归并排序的时间复杂度在任何情况下都是O(nlogn)C.归并排序在合并过程中需要额外的辅助空间，其空间复杂度为O(n)D.归并排序是一种原地排序算法，不需要额外的存储空间19、设计一个基于数字锁相环和频率合成器的通信信号源，产生稳定的、频率可调的通信信号。20、设计一个数字温度计液位计数据传输电路，能够将温度计液位计的测量数据传输到远程监控中心进行实时监测。二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细说明如何在一个有向图中进行所有顶点对之间的最短路径计算的改进算法，给出算法步骤和实现代码，并分析其性能提升。2、（本题5分）论述在图的最短路径算法中，如何处理有向无环图中的最短路径问题。3、（本题5分）详细解释在一个具有n个顶点的无向图中，如何使用广度优先搜索算法计算图的连通分量个数，并分析其时间复杂度。4、（本题5分）详细说明在并查集的改进中，除了路径压缩，还有哪些优化方法可以提高性能。5、（本题5分）解释什么是双端队列，并说明其与普通队列和栈的区别。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，使用归并排序算法对一个图的邻接表进行排序。2、（本题5分）设计一个程序，利用线段树和克鲁斯卡尔算法的结合，为一个区域的电力网络规划线路，确保供电可靠性和成本优化。3、（本题5分）研究伸展树在数据分布不均匀情况下的性能表现和应对措施。4、（本题5分）设计一个程序，使用顺序表实现对一组整数的存储和排序，要求能够实现插入、删除、查找等基本操作，并输出排序前后的顺序表。5、（本题5分）设计一个算法，利用平衡二叉树存储电影的评分和评论，实现按评分进行排序和查找。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某城市的公交路线管理系统需要存储公交路线的信息，如路线编号、起点站、终点站、途经站点、发车时间等。系统要实现快速查找特定路线、按照路线长度对路线进行排序、新增和删除路线、修改路线的发车时间等功能。请确定合适的数据结构，并详细描述算法设计和代码实现，同时分析其时间和空间复杂度。2、（本题10分）一个社交网络平台需要管理用户之间的好友关系。好友关系以邻接表的形式存储在图结构中。请设计算法实现以下功能：（1）判断两个用户是否为好友；（2）找出某个用户的所有好友；（3）计算某个用户的好友度数；（4）找出共同好友最多的两个用户