天津外国语大学滨海外事学院《数据结构A》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构A》2023-2024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、设计一个用于光伏发电的最大功率点跟踪（MPPT）控制器，给出控制算法和硬件实现。2、插入排序也是一种简单的排序算法，它将未排序的元素逐个插入到已排序的部分中。在平均情况下，插入排序的时间复杂度为：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(logn)3、设计一个基于CPLD的数字信号发生器，能够产生多种复杂的数字信号，包括信号类型选择和参数设置。4、在一个具有n个顶点的有向图中，所有顶点的出度之和与入度之和的关系是：（）A.出度之和大于入度之和B.入度之和大于出度之和C.出度之和等于入度之和D.两者没有固定关系5、在一个具有n个元素的顺序表中，若要在第i个位置（1<=i<=n+1）插入一个新元素，以下哪种操作的时间复杂度最高？（）A.移动插入位置之后的所有元素B.查找插入位置C.分配新的存储空间D.更新表的长度6、在有向图的最短路径算法中，迪杰斯特拉算法具有一定的特点。以下关于迪杰斯特拉算法的描述，错误的是（）A.它能求出从源点到其他所有顶点的最短路径B.每次都选择距离源点最近的未确定最短路径的顶点进行扩展C.算法的时间复杂度为O(V²)，其中V是顶点的数量D.该算法不能处理带有负权边的图7、设计一个基于无线通信技术的智能农业灌溉控制系统，能够根据土壤湿度和气象条件自动控制灌溉水量和时间。8、设计一个基于集成电路的温度传感器电路，能够精确测量环境温度，并将温度值以数字形式输出。9、设计一个模拟集成电路中反馈放大器的稳定性补偿电路，分析补偿效果和对性能的影响。10、设计一个简单的无线充电系统，输出功率为5W，充电效率不低于70%，能够为手机等设备进行无线充电。11、设计一个基于LoRaWAN的物联网终端设备，实现低功耗远距离数据传输，给出硬件架构和软件流程。12、快速排序是一种高效的排序算法。关于快速排序的原理和性能，以下叙述错误的是（）A.快速排序通过选择一个基准元素，将待排序序列分为两部分B.快速排序在平均情况下的时间复杂度为O(nlogn)C.快速排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)，但这种情况很少出现D.快速排序是一种稳定的排序算法13、插入排序也是一种基本的排序算法。关于插入排序的特点，以下描述正确的是：（）A.插入排序在每次迭代中，将待排序元素插入到已排序部分的合适位置B.插入排序在最坏情况下的时间复杂度为O(nlogn)，优于冒泡排序C.插入排序是一种不稳定的排序算法，可能改变相同元素的相对顺序D.插入排序适用于大规模数据的排序，效率很高14、设计一个基于单片机的智能车库门控制系统，能够实现车库门的自动开关、远程控制和防夹保护功能。15、设计一个用于电动汽车充电桩的控制系统，支持多种充电模式和计费方式，给出系统组成和控制流程。16、采用模拟电子技术设计一个音频前置放大器，能够对输入的音频信号进行初步放大和预处理。17、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18、设计一个基于编码器的电机位置控制系统，能够精确控制电机的转动角度和位置。19、根据通信原理，设计一个卫星通信地面站的天线跟踪控制系统，确保天线始终对准卫星。20、设计一个数字温度计液位计电路，能够同时测量环境温度和液体液位高度，温度精度为±0.1℃，液位测量范围为0cm到100cm，精度为±1cm。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）解释递归算法的概念和特点，分析其在数据结构中的应用（如二叉树的遍历），并讨论递归算法的优缺点。2、（本题5分）链表的插入排序有哪些步骤？请详细描述其实现过程。3、（本题5分）详细阐述如何在一个具有n个元素的双向链表中，进行高效的删除操作，分析其时间复杂度和空间复杂度。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，用邻接矩阵表示一个带权无向图，实现Johnson算法求所有顶点对之间的最短路径。2、（本题5分）探讨后缀树在文本压缩中的应用，设计压缩和解压缩算法。3、（本题5分）设计一个算法，在一个带权有向图中找出经过指定顶点次数不超过k的最短路径。4、（本题5分）设计一个算法，利用二叉树结构实现对一组字符串的排序和查找。5、（本题5分）设计一个程序，在顺序存储的二叉树中，实现根据节点值查找其祖先节点的功能。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）某高校的课程管理系统需要对课程的选课信息进行处理。选课信息包括课程编号、课程名称、授课教师、选课学生名单等。这些信息以队列和栈的组合形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）按照选课先后顺序输出选课学生名单；（2）撤销某个学生的选课；（3）统计每门课程的选课人数；（4）调整选课顺序，将优先选课的学生排在前面。分析算法的时间复杂