西安電子科技大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析》2019-2020學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁西安電子科技大學(xué)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析》2019-2020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、設(shè)計(jì)一個(gè)基于無線通信技術(shù)的智能環(huán)境監(jiān)測站，能夠監(jiān)測溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速等多種環(huán)境參數(shù)。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙和傳感器的可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測心率、體溫等生理參數(shù)。3、數(shù)組是一種基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有一定的優(yōu)點(diǎn)和局限性。以下關(guān)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(chǔ)的，便于隨機(jī)訪問B.數(shù)組的長度在定義后通常是固定的，不易動(dòng)態(tài)擴(kuò)展C.數(shù)組的插入和刪除操作在元素較多時(shí)，效率較高D.數(shù)組可以用于存儲(chǔ)相同類型的數(shù)據(jù)元素，具有較高的存儲(chǔ)效率4、設(shè)計(jì)一個(gè)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(dá)到0.1MPa。5、設(shè)計(jì)一個(gè)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(guān)鍵部件。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理過程中的液位、流量、水質(zhì)等參數(shù)的監(jiān)測和控制。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于無線通信技術(shù)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(dòng)控制灌溉水量和時(shí)間。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電傳感器的物體計(jì)數(shù)系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確計(jì)數(shù)通過檢測區(qū)域的物體數(shù)量。9、根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星通信車載終端的收發(fā)系統(tǒng)，能夠在移動(dòng)中保持穩(wěn)定的通信連接。10、考慮用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)一個(gè)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(jié)構(gòu)可能是最合適的（）A.紅黑樹B.跳表C.堆D.以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都可以11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于編碼器和控制器的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙技術(shù)的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)設(shè)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(shè)計(jì)一個(gè)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(zhì)量。14、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)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(chǔ)經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)。為了有效地實(shí)現(xiàn)這個(gè)策略，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵？（）A.雙向鏈表結(jié)合哈希表B.棧結(jié)合數(shù)組C.隊(duì)列結(jié)合樹D.堆結(jié)合鏈表15、假設(shè)要對(duì)一個(gè)包含1000個(gè)元素的數(shù)組進(jìn)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(shè)計(jì)一個(gè)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?yàn)V波器設(shè)計(jì)，給出電路參數(shù)和仿真結(jié)果。17、假設(shè)正在實(shí)現(xiàn)一個(gè)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(jié)構(gòu)可能是最適合用于存儲(chǔ)目錄結(jié)構(gòu)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(chǔ)和大量數(shù)據(jù)查找D.哈希表，快速定位目錄項(xiàng)18、設(shè)計(jì)一個(gè)模擬信號(hào)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(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)照明控制系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境光線強(qiáng)度自動(dòng)控制燈光的開啟和關(guān)閉，并可以調(diào)節(jié)燈光亮度。20、隊(duì)列可以用于實(shí)現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索算法，以下關(guān)于隊(duì)列在該算法中的作用，描述不正確的是：（）A.隊(duì)列用于存儲(chǔ)待擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn)，按照先進(jìn)先出的順序進(jìn)行擴(kuò)展B.隊(duì)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(diǎn)近的節(jié)點(diǎn)C.隊(duì)列在搜索過程中不需要進(jìn)行任何操作，只在開始和結(jié)束時(shí)使用D.隊(duì)列的容量大小對(duì)搜索的效率和結(jié)果沒有影響21、設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收模塊，能夠接收并解析衛(wèi)星信號(hào)，計(jì)算定位信息，評(píng)估定位精度。22、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，堆通常用于實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列。假設(shè)需要構(gòu)建一個(gè)最大堆，以下關(guān)于堆的調(diào)整操作，哪個(gè)是關(guān)鍵的步驟（）A.從根節(jié)點(diǎn)開始，比較每個(gè)節(jié)點(diǎn)與其子節(jié)點(diǎn)的值B.從葉子節(jié)點(diǎn)開始，向上調(diào)整節(jié)點(diǎn)的位置C.隨機(jī)選擇節(jié)點(diǎn)進(jìn)行比較和調(diào)整D.不需要進(jìn)行調(diào)整，初始構(gòu)建就是正確的23、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙5.0的音頻傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的無線音頻傳輸，傳輸距離不小于20米，支持雙聲道。24、設(shè)計(jì)一個(gè)通信系統(tǒng)中的信道編碼模塊，實(shí)現(xiàn)某種糾錯(cuò)編碼算法，分析其糾錯(cuò)能力和編碼效率。25、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和定位控制功能。二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)說明如何在一個(gè)無向圖中進(jìn)行深度優(yōu)先搜索的非遞歸實(shí)現(xiàn)，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)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(shí)間復(fù)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(zhuǎn)換問題中的應(yīng)用。4、（本題5分）解釋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中棧的壓棧和彈棧操作的含義，并舉例說明其在實(shí)際中的應(yīng)用。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)算法，在一個(gè)二叉樹中找出所有節(jié)點(diǎn)的堂兄弟節(jié)點(diǎn)。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用循環(huán)隊(duì)列存儲(chǔ)醫(yī)院的掛號(hào)信息，實(shí)現(xiàn)掛號(hào)的排隊(duì)和叫號(hào)功能。3、（本題5分）使用雙向鏈表和隊(duì)列的結(jié)合，設(shè)計(jì)一個(gè)程序，模擬實(shí)現(xiàn)超市收銀臺(tái)的排隊(duì)結(jié)賬系統(tǒng)。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)二叉搜索樹的中序遍歷的非遞歸實(shí)現(xiàn)，展示遍歷結(jié)果。5、（本題5分）詳細(xì)設(shè)計(jì)B樹中處理根節(jié)點(diǎn)特殊情況的算法，并進(jìn)行模擬測試。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）一個(gè)科研項(xiàng)目管理系統(tǒng)需要對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)展情況和參與人員進(jìn)行跟蹤。項(xiàng)目信息包括項(xiàng)目編號(hào)、項(xiàng)目名稱、負(fù)責(zé)人、起止時(shí)間、進(jìn)展?fàn)顟B(tài)等，參與人員信息包括人員編號(hào)、姓名、參與項(xiàng)目等。這些信息以十字鏈表的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢某個(gè)項(xiàng)目的詳細(xì)信息；（2）添加新的項(xiàng)目或人員；（3）刪除已完成的項(xiàng)目或離職人員；（4）統(tǒng)計(jì)每個(gè)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)的項(xiàng)目數(shù)量。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題10分）某在線論壇需要對(duì)帖子和回復(fù)進(jìn)行管理。帖子和回復(fù)以雙向鏈表的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）按照發(fā)布時(shí)間順序輸出帖子和回復(fù)；（2）將熱門帖子置頂；（3）刪除某個(gè)違規(guī)的帖子或回復(fù)；（4）統(tǒng)計(jì)每個(gè)帖子的回復(fù)數(shù)量。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題10分）某公司的項(xiàng)目任務(wù)分配系統(tǒng)需要對(duì)多個(gè)項(xiàng)目的任務(wù)和員工分配情況進(jìn)行管理。任務(wù)信息包括任務(wù)編號(hào)、任務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