西安航空學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2021-2022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)西安航空學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》

2021-2022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30個(gè)小題，每小題1分，共30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)數(shù)字電壓表電路，能夠測(cè)量直流電壓，測(cè)量范圍為0V到100V，精度為±0.1V。2、設(shè)計(jì)一個(gè)射頻識(shí)別（RFID）系統(tǒng)的讀寫器，能夠準(zhǔn)確讀取和寫入標(biāo)簽信息，考慮防碰撞算法的實(shí)現(xiàn)。3、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)智能路燈控制系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境光線和交通流量自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈的亮度。4、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)智能電梯群控系統(tǒng)，優(yōu)化多部電梯的運(yùn)行調(diào)度，提高運(yùn)輸效率。5、鏈表是一種常見的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。對(duì)于單鏈表，以下關(guān)于其特點(diǎn)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.插入和刪除操作不需要移動(dòng)大量元素，只需修改指針B.可以方便地實(shí)現(xiàn)隨機(jī)訪問(wèn)，時(shí)間復(fù)雜度為O(1)C.存儲(chǔ)空間不必連續(xù)，便于動(dòng)態(tài)分配D.查找某一特定位置的元素，需要從頭開始遍歷，時(shí)間復(fù)雜度為O(n)6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32的智能水質(zhì)凈化系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)參數(shù)，并自動(dòng)控制凈化設(shè)備的運(yùn)行，保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)。7、設(shè)計(jì)一個(gè)光耦隔離的模擬量輸入模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)0至5V模擬信號(hào)的隔離采集，給出電路參數(shù)和應(yīng)用示例。8、插入排序也是一種常見的排序算法。以下關(guān)于插入排序的敘述，不正確的是：（）A.插入排序?qū)⒋判虻脑夭迦氲揭雅判虻牟糠种泻线m的位置B.插入排序在平均情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)C.插入排序是一種不穩(wěn)定的排序算法D.插入排序?qū)τ谛∫?guī)模數(shù)據(jù)的排序效果較好9、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、組織數(shù)據(jù)的方式。在研究數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，線性表是一種基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于線性表的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.線性表可以順序存儲(chǔ)，也可以鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)B.順序存儲(chǔ)的線性表可以隨機(jī)訪問(wèn)其中的任意元素C.鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)的線性表在插入和刪除元素時(shí)效率較高D.線性表中的元素必須是連續(xù)存儲(chǔ)的，中間不能有空隙10、設(shè)計(jì)一個(gè)用于雷達(dá)系統(tǒng)的中頻放大器，帶寬為10MHz，增益為50dB，噪聲系數(shù)小于5dB，闡述電路結(jié)構(gòu)和器件選擇。11、設(shè)計(jì)一個(gè)用于電動(dòng)汽車充電樁的控制系統(tǒng)，支持多種充電模式和計(jì)費(fèi)方式，給出系統(tǒng)組成和控制流程。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于DSP的數(shù)字音頻均衡器，能夠?qū)崿F(xiàn)多頻段的音頻均衡調(diào)節(jié)，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件算法。13、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，能夠識(shí)別特定的語(yǔ)音指令，并執(zhí)行相應(yīng)的操作，如開燈、關(guān)燈、播放音樂(lè)等。14、設(shè)計(jì)一個(gè)低通數(shù)字濾波器，截止頻率為500Hz，采樣頻率為2kHz，采用窗函數(shù)法進(jìn)行設(shè)計(jì)。15、設(shè)計(jì)一個(gè)用于光伏發(fā)電的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制器，給出控制算法和硬件實(shí)現(xiàn)。16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee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)統(tǒng)計(jì)分析。17、基于通信協(xié)議的自適應(yīng)調(diào)整技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況自動(dòng)優(yōu)化傳輸參數(shù)。18、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于音頻前置放大器的噪聲抑制電路，降低背景噪聲。19、數(shù)組是一種常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有固定的大小和連續(xù)的存儲(chǔ)方式。以下關(guān)于數(shù)組的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.數(shù)組可以通過(guò)下標(biāo)快速訪問(wèn)元素，但插入和刪除元素時(shí)可能需要移動(dòng)大量元素，效率較低B.多維數(shù)組在內(nèi)存中也是連續(xù)存儲(chǔ)的，通過(guò)計(jì)算偏移量可以快速定位元素C.數(shù)組的長(zhǎng)度在創(chuàng)建后不能改變，若要?jiǎng)討B(tài)改變數(shù)組大小，需要重新分配內(nèi)存并復(fù)制元素D.數(shù)組適用于元素?cái)?shù)量固定且操作主要為查找的情況，對(duì)于頻繁插入和刪除的應(yīng)用不太合適，且其空間利用率總是最優(yōu)的20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于微控制器（如STM32）的溫度監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)采集溫度數(shù)據(jù)，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)進(jìn)行報(bào)警并啟動(dòng)降溫設(shè)備。21、設(shè)計(jì)一個(gè)基于射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)貨物的自動(dòng)識(shí)別、入庫(kù)和出庫(kù)管理。22、運(yùn)用數(shù)字電路設(shè)計(jì)一個(gè)密碼鎖系統(tǒng)，用戶通過(guò)輸入正確的密碼才能打開鎖，同時(shí)具有錯(cuò)誤輸入次數(shù)限制和報(bào)警功能。23、在樹型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，二叉樹是一種重要的類型。關(guān)于二叉樹的性質(zhì)，以下正確的是：（）A.一棵深度為k的滿二叉樹，其節(jié)點(diǎn)總數(shù)為2^k-1B.二叉樹的中序遍歷結(jié)果是節(jié)點(diǎn)值的升序排列（假設(shè)節(jié)點(diǎn)值為整數(shù)）C.任何一棵二叉樹，其葉子節(jié)點(diǎn)數(shù)一定等于度為2的節(jié)點(diǎn)數(shù)加1D.二叉樹的前序遍歷和后序遍歷結(jié)果一定不同24、根據(jù)傳感器原理，設(shè)計(jì)一個(gè)用于氣象監(jiān)測(cè)的風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向。25、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器，采用AB類放大方式，在8Ω負(fù)載下輸出功率不小于80W，給出電路設(shè)計(jì)和散熱考慮。26、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的時(shí)間段和車流量自動(dòng)調(diào)整信號(hào)燈的時(shí)長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)智能化交通控制。27、設(shè)計(jì)一個(gè)高通濾波器電路，截止頻率為500Hz，通帶波紋小于0.5dB，阻帶衰減不小于30dB，輸入信號(hào)頻率范圍為0-1kHz。28、設(shè)計(jì)一個(gè)LED點(diǎn)陣顯示屏電路，能夠顯示文字和圖形，顯示顏色為紅色和綠色。29、快速排序也是一種常用的排序算法。假設(shè)我們正在使用快速排序?qū)?shù)組進(jìn)行排序。以下關(guān)于快速排序的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.快速排序通過(guò)選擇一個(gè)基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分成兩部分，然后對(duì)這兩部分分別排序B.快速排序在平均情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)，但在最壞情況下會(huì)退化為O(n^2)C.選擇合適的基準(zhǔn)元素可以提高快速排序的性能，通常選擇數(shù)組的中間元素作為基準(zhǔn)D.快速排序是一種穩(wěn)定的排序算法，能夠保證相同元素的相對(duì)順序不變30、在排序算法的穩(wěn)定性方面，插入排序是一種穩(wěn)定的排序算法。這意味著在排序過(guò)程中（）A.相同元素的相對(duì)順序不會(huì)改變B.排序速度較快C.不需要額外的存儲(chǔ)空間D.以上都不是二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某快遞公司的包裹跟蹤系統(tǒng)需要對(duì)包裹的運(yùn)輸路徑和狀態(tài)進(jìn)行管理。包裹信息包括包裹編號(hào)、起始地、目的地、當(dāng)前位置、狀態(tài)等。這些信息以雙端隊(duì)列的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢某個(gè)包裹的當(dāng)前位置和狀態(tài)；（2）包裹到達(dá)一個(gè)新的地點(diǎn)時(shí)更新其信息；（3）按照目的地對(duì)包裹進(jìn)行排序；（4）統(tǒng)計(jì)處于運(yùn)輸中、已送達(dá)和異常狀態(tài)的包裹數(shù)量。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）某電商直播平臺(tái)需要記錄主播的信息、直播時(shí)間、商品銷售數(shù)據(jù)和觀眾互動(dòng)情況。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)支持平臺(tái)的運(yùn)營(yíng)分析和主播管理。3、（本題5分）某公司的員工管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)員工的基本信息，如員工編號(hào)、姓名、年齡、職位、工資等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定員工的信息、按照工資高低對(duì)員工進(jìn)行排序、新增和刪除員工記錄，并且支持對(duì)員工信息的修改。請(qǐng)確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述如何實(shí)現(xiàn)這些功能，包括算法設(shè)計(jì)和代碼實(shí)現(xiàn)，以及對(duì)性能的分析。4、（本題5分）某在線購(gòu)物網(wǎng)站的促銷活動(dòng)系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的消費(fèi)記錄和行為，為用戶發(fā)放優(yōu)惠券。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實(shí)現(xiàn)優(yōu)惠券的精準(zhǔn)發(fā)放和管理。5、（本題5分）某電商平臺(tái)需要對(duì)用戶的購(gòu)買記錄進(jìn)行分析，以發(fā)現(xiàn)用戶的購(gòu)買偏好和趨勢(shì)。購(gòu)買記錄存儲(chǔ)在一個(gè)大型數(shù)據(jù)庫(kù)中，設(shè)計(jì)一種合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠高效地統(tǒng)計(jì)每個(gè)用戶購(gòu)買不同商品的次數(shù)，并找出最受歡迎的商品類別和品牌。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的無(wú)向圖中，如何判斷是否為二部圖。2、（本題5分）解釋在平衡二叉搜索樹中，插入操作導(dǎo)致不平衡時(shí)的單旋轉(zhuǎn)和雙旋轉(zhuǎn)的適用情況。3、（本題5分）詳細(xì)闡述如何在一個(gè)字符串中查找所有由相同字符組成的子串。4、（本題5分）請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述順序表和鏈表在存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、插入和刪除操作的時(shí)間復(fù)雜度以及空間利用方面的區(qū)別，并舉例說(shuō)明