西安電子科技大學《數(shù)據(jù)結構與算法分析》2019-2020學年第一學期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結構與算法分析》2019-2020學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、設計一個基于無線通信技術的智能環(huán)境監(jiān)測站，能夠監(jiān)測溫度、濕度、氣壓、風速等多種環(huán)境參數(shù)。2、設計一個基于藍牙和傳感器的可穿戴健康監(jiān)測設備，實時監(jiān)測心率、體溫等生理參數(shù)。3、數(shù)組是一種基礎的數(shù)據(jù)結構，具有一定的優(yōu)點和局限性。以下關于數(shù)組的說法，不正確的是：（）A.數(shù)組的元素在內(nèi)存中是連續(xù)存儲的，便于隨機訪問B.數(shù)組的長度在定義后通常是固定的，不易動態(tài)擴展C.數(shù)組的插入和刪除操作在元素較多時，效率較高D.數(shù)組可以用于存儲相同類型的數(shù)據(jù)元素，具有較高的存儲效率4、設計一個基于ADC和微控制器的壓力測量系統(tǒng)，能夠測量0-100MPa的壓力，精度達到0.1MPa。5、設計一個簡單的無線充電系統(tǒng)，輸出功率為5W，效率不低于70%，說明系統(tǒng)原理和關鍵部件。6、設計一個基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對污水處理過程中的液位、流量、水質等參數(shù)的監(jiān)測和控制。7、設計一個基于無線通信技術的智能農(nóng)業(yè)灌溉控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度和氣象條件自動控制灌溉水量和時間。8、設計一個基于光電傳感器的物體計數(shù)系統(tǒng)，能夠準確計數(shù)通過檢測區(qū)域的物體數(shù)量。9、根據(jù)通信原理，設計一個衛(wèi)星通信車載終端的收發(fā)系統(tǒng)，能夠在移動中保持穩(wěn)定的通信連接。10、考慮用數(shù)據(jù)結構來實現(xiàn)一個字典功能，要求能夠快速插入、刪除和查找元素。以下哪種數(shù)據(jù)結構可能是最合適的（）A.紅黑樹B.跳表C.堆D.以上數(shù)據(jù)結構都可以11、設計一個基于編碼器和控制器的工業(yè)機器人運動軌跡控制系統(tǒng)，實現(xiàn)預定的運動軌跡。12、設計一個基于藍牙技術的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)兩個設備之間的穩(wěn)定數(shù)據(jù)通信，考慮傳輸距離和數(shù)據(jù)速率。13、設計一個集成電路制造中光刻膠的選擇和涂覆工藝優(yōu)化方案，提高光刻質量。14、假設要實現(xiàn)一個LRU（最近最少使用）緩存淘汰策略，用于管理有限的內(nèi)存空間以存儲經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)。為了有效地實現(xiàn)這個策略，以下哪種數(shù)據(jù)結構是關鍵？（）A.雙向鏈表結合哈希表B.棧結合數(shù)組C.隊列結合樹D.堆結合鏈表15、假設要對一個包含1000個元素的數(shù)組進行排序，以下哪種排序算法在平均情況下性能較好？（）A.冒泡排序B.選擇排序C.插入排序D.快速排序16、設計一個高通濾波器，截止頻率為500Hz，通帶增益為2，阻帶衰減大于30dB，采用切比雪夫濾波器設計，給出電路參數(shù)和仿真結果。17、假設正在實現(xiàn)一個文件系統(tǒng)，需要快速查找文件的目錄信息，并且支持文件和目錄的添加、刪除和修改操作。以下哪種數(shù)據(jù)結構可能是最適合用于存儲目錄結構的？（）A.平衡二叉樹，保持查找效率平衡B.紅黑樹，自平衡的二叉搜索樹C.B樹，適合外存存儲和大量數(shù)據(jù)查找D.哈希表，快速定位目錄項18、設計一個模擬信號的濾波電路，能夠有效地濾除特定頻率范圍內(nèi)的噪聲，如低通、高通、帶通或帶阻濾波器。19、利用傳感器設計一個自動照明控制系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境光線強度自動控制燈光的開啟和關閉，并可以調(diào)節(jié)燈光亮度。20、隊列可以用于實現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索算法，以下關于隊列在該算法中的作用，描述不正確的是：（）A.隊列用于存儲待擴展的節(jié)點，按照先進先出的順序進行擴展B.隊列可以保證搜索的廣度優(yōu)先性，即先訪問距離起始節(jié)點近的節(jié)點C.隊列在搜索過程中不需要進行任何操作，只在開始和結束時使用D.隊列的容量大小對搜索的效率和結果沒有影響21、設計一個衛(wèi)星導航系統(tǒng)的接收模塊，能夠接收并解析衛(wèi)星信號，計算定位信息，評估定位精度。22、在數(shù)據(jù)結構中，堆通常用于實現(xiàn)優(yōu)先隊列。假設需要構建一個最大堆，以下關于堆的調(diào)整操作，哪個是關鍵的步驟（）A.從根節(jié)點開始，比較每個節(jié)點與其子節(jié)點的值B.從葉子節(jié)點開始，向上調(diào)整節(jié)點的位置C.隨機選擇節(jié)點進行比較和調(diào)整D.不需要進行調(diào)整，初始構建就是正確的23、設計一個基于藍牙5.0的音頻傳輸系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)高質量的無線音頻傳輸，傳輸距離不小于20米，支持雙聲道。24、設計一個通信系統(tǒng)中的信道編碼模塊，實現(xiàn)某種糾錯編碼算法，分析其糾錯能力和編碼效率。25、設計一個基于單片機的步進電機控制系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)正反轉、調(diào)速和定位控制功能。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細說明如何在一個無向圖中進行深度優(yōu)先搜索的非遞歸實現(xiàn)，給出算法步驟和實現(xiàn)代碼，并分析其時間復雜度和空間復雜度。2、（本題5分）闡述如何使用并查集解決集合合并和查詢問題，說明并查集的優(yōu)化方法和時間復雜度。3、（本題5分）描述二叉樹的遍歷算法在二叉樹的染色問題、樹的轉換問題中的應用。4、（本題5分）解釋數(shù)據(jù)結構中棧的壓棧和彈棧操作的含義，并舉例說明其在實際中的應用。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個算法，在一個二叉樹中找出所有節(jié)點的堂兄弟節(jié)點。2、（本題5分）設計一個程序，使用循環(huán)隊列存儲醫(yī)院的掛號信息，實現(xiàn)掛號的排隊和叫號功能。3、（本題5分）使用雙向鏈表和隊列的結合，設計一個程序，模擬實現(xiàn)超市收銀臺的排隊結賬系統(tǒng)。4、（本題5分）設計一個程序，實現(xiàn)對二叉搜索樹的中序遍歷的非遞歸實現(xiàn)，展示遍歷結果。5、（本題5分）詳細設計B樹中處理根節(jié)點特殊情況的算法，并進行模擬測試。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一個科研項目管理系統(tǒng)需要對項目的進展情況和參與人員進行跟蹤。項目信息包括項目編號、項目名稱、負責人、起止時間、進展狀態(tài)等，參與人員信息包括人員編號、姓名、參與項目等。這些信息以十字鏈表的形式存儲。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）查詢某個項目的詳細信息；（2）添加新的項目或人員；（3）刪除已完成的項目或離職人員；（4）統(tǒng)計每個負責人負責的項目數(shù)量。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。2、（本題10分）某在線論壇需要對帖子和回復進行管理。帖子和回復以雙向鏈表的形式存儲。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）按照發(fā)布時間順序輸出帖子和回復；（2）將熱門帖子置頂；（3）刪除某個違規(guī)的帖子或回復；（4）統(tǒng)計每個帖子的回復數(shù)量。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。3、（本題10分）某公司的項目任務分配系統(tǒng)需要對多個項目的任務和員工分配情況進行管理。任務信息包括任務編號、任務