武漢商學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁武漢商學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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、二叉樹是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在二叉樹的性質(zhì)中，以下描述哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.二叉樹的每個(gè)節(jié)點(diǎn)最多有兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)，分別稱為左子節(jié)點(diǎn)和右子節(jié)點(diǎn)B.滿二叉樹是一種特殊的二叉樹，所有的葉子節(jié)點(diǎn)都在同一層C.完全二叉樹中，除了最后一層，其他層的節(jié)點(diǎn)都是滿的，且最后一層的節(jié)點(diǎn)從左到右依次排列D.對于一棵深度為h的二叉樹，其節(jié)點(diǎn)總數(shù)最多為2^h-1，最少為h2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電傳感器的生產(chǎn)線產(chǎn)品計(jì)數(shù)與分揀系統(tǒng)，能夠自動(dòng)計(jì)數(shù)和分揀不同規(guī)格的產(chǎn)品。3、在二叉搜索樹中，左子樹的所有節(jié)點(diǎn)值都小于根節(jié)點(diǎn)值，右子樹的所有節(jié)點(diǎn)值都大于根節(jié)點(diǎn)值。假設(shè)存在一個(gè)二叉搜索樹，插入一系列值：50、30、70、20、40、60、80。在插入這些值后，要查找值為60的節(jié)點(diǎn)，以下哪種查找路徑是正確的？（）A.50-70-60B.50-30-40-60C.50-70-80-60D.50-30-20-604、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字音頻處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)音頻的采集、編碼、存儲(chǔ)和播放，具備一定的音頻特效處理功能。5、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字示波器探頭電路，能夠?qū)⑤斎胄盘栟D(zhuǎn)換為適合示波器測量的信號，并且具有衰減和補(bǔ)償功能。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)，根據(jù)交通流量和環(huán)境光照自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈亮度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字圖像處理的人臉識別系統(tǒng)，能夠?qū)斎氲膱D像進(jìn)行人臉檢測、特征提取和識別，說明算法的選擇和優(yōu)化。8、插入排序也是一種基本的排序算法。對于插入排序的特點(diǎn)和性能，以下描述錯(cuò)誤的是（）A.插入排序?qū)⒋判蛟夭迦氲揭雅判蛐蛄械暮线m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.插入排序在數(shù)據(jù)基本有序時(shí)性能較好D.插入排序是一種不穩(wěn)定的排序算法9、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字圖像處理中圖像特征提取和分類系統(tǒng)，分析特征的有效性和分類準(zhǔn)確率。10、設(shè)計(jì)一個(gè)低通橢圓濾波器電路，截止頻率為1kHz，通帶波紋小于0.5dB，阻帶衰減不小于60dB，輸入信號頻率范圍為0-5kHz。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于DSP的語音識別系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)特定語音指令的識別和響應(yīng)，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和識別算法。12、利用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)不間斷電源（UPS）系統(tǒng)，在市電中斷時(shí)能夠?yàn)樨?fù)載提供持續(xù)的電力供應(yīng)。13、設(shè)計(jì)一個(gè)智能溫度傳感器，能夠?qū)崟r(shí)測量環(huán)境溫度并通過無線方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮斩?，具備低功耗和高精度的特點(diǎn)。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙低能耗（BLE）技術(shù)的智能手環(huán)通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與手機(jī)的數(shù)據(jù)交互和健康監(jiān)測功能。15、假設(shè)在一個(gè)在線游戲的多人對戰(zhàn)匹配系統(tǒng)中，需要根據(jù)玩家的等級和技能水平進(jìn)行快速匹配，以保證游戲的公平性和趣味性。為了實(shí)現(xiàn)高效的匹配過程，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可能會(huì)被運(yùn)用？（）A.快速排序結(jié)合二分查找B.冒泡排序結(jié)合線性搜索C.歸并排序結(jié)合哈希表D.桶排序結(jié)合雙向鏈表16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的自動(dòng)化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對多個(gè)工位的順序控制、邏輯控制和故障診斷，提供控制程序和I/O分配表。17、考慮一個(gè)任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，有多個(gè)任務(wù)按照優(yōu)先級和提交時(shí)間進(jìn)行調(diào)度執(zhí)行。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以有效地管理這些任務(wù)，并保證高優(yōu)先級或早提交的任務(wù)先執(zhí)行？（）A.優(yōu)先隊(duì)列，根據(jù)優(yōu)先級和時(shí)間排序B.數(shù)組，通過索引訪問任務(wù)C.鏈表，按照提交順序存儲(chǔ)任務(wù)D.棧，先進(jìn)后出執(zhí)行任務(wù)18、假設(shè)在一個(gè)算法競賽中，需要在有限的時(shí)間內(nèi)解決一個(gè)涉及大量數(shù)據(jù)處理和復(fù)雜邏輯的問題。在選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，以下哪個(gè)因素通常是最關(guān)鍵的考慮因素？（）A.空間復(fù)雜度B.時(shí)間復(fù)雜度C.代碼實(shí)現(xiàn)的難度D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的通用性19、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽能熱水器控制器智能控制電路，能夠根據(jù)天氣情況和用戶需求自動(dòng)調(diào)節(jié)熱水器的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)智能化控制。20、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫的索引結(jié)構(gòu)，需要支持快速的等值查詢、范圍查詢和排序操作。在這種情況下，以下哪種索引結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.B樹索引，平衡樹結(jié)構(gòu)，適用于多種查詢B.哈希索引，快速等值查詢，但不支持范圍查詢C.位圖索引，適合處理布爾值屬性的查詢D.全文索引，用于文本內(nèi)容的搜索21、在一個(gè)實(shí)時(shí)交通監(jiān)控系統(tǒng)中，需要快速更新道路的擁堵狀態(tài)，并能夠查詢某條道路的當(dāng)前狀態(tài)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.二叉平衡樹，能夠保持平衡，查找和更新效率較高，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜B.跳表，通過多層索引提高查找和更新效率，實(shí)現(xiàn)相對簡單C.線段樹，常用于區(qū)間查詢和更新，但對于單個(gè)元素的操作相對復(fù)雜D.紅黑樹，自平衡的二叉搜索樹，保證了較好的性能22、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙的無線鍵盤，能夠與計(jì)算機(jī)或移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行無線連接，實(shí)現(xiàn)按鍵輸入功能。23、跳表是一種基于鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。關(guān)于跳表的特點(diǎn)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.跳表通過在鏈表中增加多層索引來提高查找效率B.插入和刪除操作在平均情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)C.跳表的空間復(fù)雜度比普通鏈表高，但低于平衡二叉搜索樹D.跳表的性能不受數(shù)據(jù)分布的影響，始終保持較好的查找效率24、使用集成電路設(shè)計(jì)一個(gè)運(yùn)算放大器，給出性能指標(biāo)要求和電路設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。25、對一組數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，以下哪種排序算法在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度最低？（）A.冒泡排序B.插入排序C.選擇排序D.歸并排序二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)說明在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)和e條邊的無向圖中，如何使用深度優(yōu)先搜索算法判斷圖是否連通，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。2、（本題5分）解釋并舉例說明在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的有向圖中，如何計(jì)算頂點(diǎn)的入度和出度。3、（本題5分）在一個(gè)具有n個(gè)元素的有序數(shù)組中，如何查找第一個(gè)大于給定值的元素，給出算法步驟和時(shí)間復(fù)雜度分析。4、（本題5分）論述如何優(yōu)化圖的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以減少空間占用和提高訪問效率。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用堆結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對一組項(xiàng)目按照風(fēng)險(xiǎn)和回報(bào)進(jìn)行優(yōu)先級排序。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在一個(gè)字符串中找出所有包含特定子序列的位置。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，用鄰接表表示一個(gè)有向圖，計(jì)算圖中頂點(diǎn)的強(qiáng)連通分量的并集。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用數(shù)組實(shí)現(xiàn)歸并排序的并行版本，提高排序效率并展示過程和結(jié)果。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，將一個(gè)有序數(shù)組轉(zhuǎn)換為高度平衡的二叉搜索樹。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）一個(gè)物流配送系統(tǒng)需要管理訂單信息，訂單包括訂單編號、收件人姓名、收件地址、貨物重量、配送狀態(tài)等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定訂單、按照貨物重量對訂單進(jìn)行排序、插入新訂單、刪除已完成訂單以及修改訂單的配送狀態(tài)。請?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法來滿足這些需求，并給出代碼實(shí)現(xiàn)和性能分析。2、（本題10分）某航空公司的訂票系統(tǒng)需要對航班信息和乘客訂票情況進(jìn)行管理。航班信息包括航班號、起降時(shí)間、起降地點(diǎn)、座位數(shù)量等，乘客訂票信息包括乘客姓名、身份證號、航班號、座位號等。這些信息以哈希表和鏈表的組合形式存儲(chǔ)。請?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢某個(gè)航班的剩余座位數(shù)量；（2）為乘客預(yù)訂指定航班的座位；（3）取消乘客的訂票；（4）統(tǒng)計(jì)