北京石油化工學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)北京石油化工學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同時(shí)間段和交通流量自動(dòng)調(diào)整信號(hào)燈的時(shí)長(zhǎng)。2、設(shè)計(jì)一個(gè)±12V轉(zhuǎn)±5V的DC-DC電源轉(zhuǎn)換電路，輸出電流不小于0.5A，給出原理圖和PCB布線。3、設(shè)計(jì)一個(gè)低通濾波器電路，截止頻率為1kHz，通帶波紋小于1dB，阻帶衰減不小于40dB，輸入信號(hào)頻率范圍為0-5kHz。4、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表校準(zhǔn)電路，能夠?qū)?shù)字電壓表進(jìn)行校準(zhǔn)，提高測(cè)量精度。5、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字時(shí)鐘電路，要求能夠顯示小時(shí)、分鐘和秒，并且具有設(shè)置時(shí)間和鬧鐘功能。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM8S的智能家電控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制和智能場(chǎng)景切換，給出硬件電路和通信協(xié)議。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，能夠連接多種傳感器并將數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)，闡述系統(tǒng)架構(gòu)和通信方式。8、在一個(gè)物流配送系統(tǒng)中，需要根據(jù)各個(gè)配送點(diǎn)的位置和貨物需求，規(guī)劃出最優(yōu)的配送路線，以最小化運(yùn)輸成本和時(shí)間。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于解決這類路徑規(guī)劃問(wèn)題？（）A.蟻群算法使用的信息素矩陣B.模擬退火算法使用的隨機(jī)數(shù)生成器C.遺傳算法使用的染色體編碼D.A*算法使用的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列9、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表自動(dòng)校準(zhǔn)電路，能夠定期自動(dòng)對(duì)電壓表進(jìn)行校準(zhǔn)，提高測(cè)量精度。10、棧是一種特殊的線性表，遵循特定的操作原則。以下關(guān)于棧的描述，錯(cuò)誤的是（）A.棧的操作遵循后進(jìn)先出（LIFO）原則B.入棧和出棧操作的時(shí)間復(fù)雜度都為O(1)C.棧可以用數(shù)組或鏈表來(lái)實(shí)現(xiàn)D.棧只能用于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的數(shù)值計(jì)算，不能用于復(fù)雜的算法11、在一個(gè)具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的二叉樹(shù)中，若每個(gè)節(jié)點(diǎn)的度均不超過(guò)2，則該二叉樹(shù)中葉子節(jié)點(diǎn)的數(shù)量至少為：（）A.n/2B.(n+1)/2C.n-1D.n12、字符串的模式匹配中，BM算法通過(guò)從右向左比較來(lái)提高效率。假設(shè)主串為"ABCDEFGHIJK"，模式串為"EF"，使用BM算法進(jìn)行匹配，以下關(guān)于匹配過(guò)程的描述，哪個(gè)是正確的？（）A.從主串的第一個(gè)字符開(kāi)始比較B.從主串的最后一個(gè)字符開(kāi)始比較C.隨機(jī)選擇主串中的位置開(kāi)始比較D.以上都不對(duì)13、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)器和定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)和定時(shí)功能，并可設(shè)置不同的工作模式。14、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)，能夠測(cè)量輸入信號(hào)的頻率，測(cè)量范圍為1Hz-10MHz，精度達(dá)到1Hz。15、利用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能充電控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能電池板輸出的電能進(jìn)行有效管理和存儲(chǔ)。16、設(shè)計(jì)一個(gè)正弦波信號(hào)發(fā)生器，輸出頻率在100kHz至1GHz連續(xù)可調(diào)，采用鎖相環(huán)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，說(shuō)明工作原理和硬件設(shè)計(jì)。17、在一個(gè)需要對(duì)大量整數(shù)進(jìn)行排序，并且內(nèi)存空間有限的情況下。以下哪種排序算法可能比較適合？（）A.歸并排序B.冒泡排序C.桶排序D.選擇排序18、字符串的操作和處理在計(jì)算機(jī)編程中經(jīng)常遇到。對(duì)于字符串的匹配算法，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.樸素的字符串匹配算法通過(guò)逐個(gè)字符比較來(lái)查找模式串在主串中的位置，時(shí)間復(fù)雜度較高B.KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法通過(guò)利用已經(jīng)匹配的部分信息來(lái)提高匹配效率C.BM（Boyer-Moore）算法從右向左比較字符，在某些情況下性能優(yōu)于KMP算法D.所有的字符串匹配算法在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度都是O(m*n)，其中m是模式串長(zhǎng)度，n是主串長(zhǎng)度19、在選擇排序算法中，每次都從未排序部分選擇最小的元素放到已排序部分的末尾。假設(shè)一個(gè)數(shù)組的元素?cái)?shù)量較大，以下關(guān)于選擇排序的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，哪個(gè)是正確的（）A.時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)，空間復(fù)雜度為O(1)B.時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，空間復(fù)雜度為O(n)C.時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，空間復(fù)雜度為O(1)D.時(shí)間復(fù)雜度為O(n)，空間復(fù)雜度為O(1)20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電表抄表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表和數(shù)據(jù)管理。二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）深入解釋在具有n個(gè)頂點(diǎn)和e條邊的無(wú)向圖中，如何使用普里姆（Prim）算法求解最小生成森林，并說(shuō)明算法的基本思想和關(guān)鍵步驟。2、（本題5分）論述AVL樹(shù)和紅黑樹(shù)在大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中的適用性比較。3、（本題5分）詳細(xì)論述在具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的完全二叉樹(shù)中，如何通過(guò)節(jié)點(diǎn)編號(hào)快速計(jì)算其父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)的編號(hào)。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)設(shè)計(jì)B樹(shù)中處理節(jié)點(diǎn)刪除導(dǎo)致樹(shù)結(jié)構(gòu)變化的算法，并模擬測(cè)試。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在一個(gè)二叉搜索樹(shù)中刪除指定值的節(jié)點(diǎn)，并保持二叉搜索樹(shù)的性質(zhì)。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于跳表的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)學(xué)生成績(jī)信息，實(shí)現(xiàn)成績(jī)的插入、刪除和查詢操作。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用雙向鏈表存儲(chǔ)一組浮點(diǎn)數(shù)，實(shí)現(xiàn)鏈表的冒泡排序。5、（本題5分）使用鏈表和Prim算法，設(shè)計(jì)一個(gè)程序，為一個(gè)山區(qū)的通信基站規(guī)劃信號(hào)覆蓋線路，使覆蓋范圍最廣且建設(shè)難度最小。四、綜合題（本大題共2個(gè)小題，共20分)1、（本題10分）一個(gè)學(xué)校的教師教學(xué)評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)教師評(píng)價(jià)信息，如教師編號(hào)、教師姓名、評(píng)價(jià)課程、評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)、評(píng)價(jià)內(nèi)容等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定教師的評(píng)價(jià)、按照評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)對(duì)教師進(jìn)行排序、新增評(píng)價(jià)、修改評(píng)價(jià)以及刪除評(píng)價(jià)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并給出代碼實(shí)