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____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁西安航空學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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(shè)計一個數(shù)字電壓表電路，能夠測量直流電壓，測量范圍為0V到100V，精度為±0.1V。2、設(shè)計一個射頻識別（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現(xiàn)。3、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計一個智能路燈控制系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境光線和交通流量自動調(diào)節(jié)路燈的亮度。4、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計一個智能電梯群控系統(tǒng)，優(yōu)化多部電梯的運行調(diào)度，提高運輸效率。5、鏈表是一種常見的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)。對于單鏈表，以下關(guān)于其特點的描述，錯誤的是（）A.插入和刪除操作不需要移動大量元素，只需修改指針B.可以方便地實現(xiàn)隨機(jī)訪問，時間復(fù)雜度為O(1)C.存儲空間不必連續(xù)，便于動態(tài)分配D.查找某一特定位置的元素，需要從頭開始遍歷，時間復(fù)雜度為O(n)6、設(shè)計一個基于STM32的智能水質(zhì)凈化系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測水質(zhì)參數(shù)，并自動控制凈化設(shè)備的運行，保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)。7、設(shè)計一個光耦隔離的模擬量輸入模塊，實現(xiàn)對0至5V模擬信號的隔離采集，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)是計算機(jī)存儲、組織數(shù)據(jù)的方式。在研究數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，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，錯誤的是（）A.線性表可以順序存儲，也可以鏈?zhǔn)酱鎯.順序存儲的線性表可以隨機(jī)訪問其中的任意元素C.鏈?zhǔn)酱鎯Φ木€性表在插入和刪除元素時效率較高D.線性表中的元素必須是連續(xù)存儲的，中間不能有空隙10、設(shè)計一個用于雷達(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)計一個用于電動汽車充電樁的控制系統(tǒng)，支持多種充電模式和計費方式，給出系統(tǒng)組成和控制流程。12、設(shè)計一個基于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)計一個簡單的語音識別系統(tǒng)，能夠識別特定的語音指令，并執(zhí)行相應(yīng)的操作，如開燈、關(guān)燈、播放音樂等。14、設(shè)計一個低通數(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。15、設(shè)計一個用于光伏發(fā)電的最大功率點跟蹤（MPPT）控制器，給出控制算法和硬件實現(xiàn)。16、設(shè)計一個基于ZigBee技術(shù)的智能電表抄表系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動抄表和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。17、基于通信協(xié)議的自適應(yīng)調(diào)整技術(shù)設(shè)計一個動態(tài)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況自動優(yōu)化傳輸參數(shù)。18、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計一個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)的存儲方式。以下關(guān)于數(shù)組的描述，錯誤的是：（）A.數(shù)組可以通過下標(biāo)快速訪問元素，但插入和刪除元素時可能需要移動大量元素，效率較低B.多維數(shù)組在內(nèi)存中也是連續(xù)存儲的，通過計算偏移量可以快速定位元素C.數(shù)組的長度在創(chuàng)建后不能改變，若要動態(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)組適用于元素數(shù)量固定且操作主要為查找的情況，對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)計一個基于微控制器（如STM32）的溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r采集溫度數(shù)據(jù)，當(dāng)溫度超過設(shè)定閾值時進(jìn)行報警并啟動降溫設(shè)備。21、設(shè)計一個基于射頻識別（RFID）技術(shù)的倉庫管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)貨物的自動識別、入庫和出庫管理。22、運用數(shù)字電路設(shè)計一個密碼鎖系統(tǒng)，用戶通過輸入正確的密碼才能打開鎖，同時具有錯誤輸入次數(shù)限制和報警功能。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)點總數(shù)為2^k-1B.二叉樹的中序遍歷結(jié)果是節(jié)點值的升序排列（假設(shè)節(jié)點值為整數(shù)）C.任何一棵二叉樹，其葉子節(jié)點數(shù)一定等于度為2的節(jié)點數(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)計一個用于氣象監(jiān)測的風(fēng)速風(fēng)向測量系統(tǒng)，能夠?qū)崟r準(zhǔn)確地測量風(fēng)速和風(fēng)向。25、設(shè)計一個音頻功率放大器，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)計和散熱考慮。26、設(shè)計一個基于FPGA的交通信號燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的時間段和車流量自動調(diào)整信號燈的時長，實現(xiàn)智能化交通控制。27、設(shè)計一個高通濾波器電路，截止頻率為500Hz，通帶波紋小于0.5dB，阻帶衰減不小于30dB，輸入信號頻率范圍為0-1kHz。28、設(shè)計一個LED點陣顯示屏電路，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，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.快速排序通過選擇一個基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分成兩部分，然后對這兩部分分別排序B.快速排序在平均情況下的時間復(fù)雜度為O(nlogn)，但在最壞情況下會退化為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。這意味著在排序過程中（）A.相同元素的相對順序不會改變B.排序速度較快C.不需要額外的存儲空間D.以上都不是二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某快遞公司的包裹跟蹤系統(tǒng)需要對包裹的運輸路徑和狀態(tài)進(jìn)行管理。包裹信息包括包裹編號、起始地、目的地、當(dāng)前位置、狀態(tài)等。這些信息以雙端隊列的形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）查詢某個包裹的當(dāng)前位置和狀態(tài)；（2）包裹到達(dá)一個新的地點時更新其信息；（3）按照目的地對包裹進(jìn)行排序；（4）統(tǒng)計處于運輸中、已送達(dá)和異常狀態(tài)的包裹數(shù)量。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）某電商直播平臺需要記錄主播的信息、直播時間、商品銷售數(shù)據(jù)和觀眾互動情況。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來支持平臺的運營分析和主播管理。3、（本題5分）某公司的員工管理系統(tǒng)需要存儲員工的基本信息，如員工編號、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、按照工資高低對員工進(jìn)行排序、新增和刪除員工記錄，并且支持對員工信息的修改。請確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述如何實現(xiàn)這些功能，包括算法設(shè)計和代碼實現(xiàn)，以及對性能的分析。4、（本題5分）某在線購物網(wǎng)站的促銷活動系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的消費記錄和行為，為用戶發(fā)放優(yōu)惠券。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實現(xiàn)優(yōu)惠券的精準(zhǔn)發(fā)放和管理。5、（本題5分）某電商平臺需要對用戶的購買記錄進(jìn)行分析，以發(fā)現(xiàn)用戶的購買偏好和趨勢。購買記錄存儲在一個大型數(shù)據(jù)庫中，設(shè)計一種合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠高效地統(tǒng)計每個用戶購買不同商品的次數(shù)，并找出最受歡迎的商品類別和品牌。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述在一個具有n個頂點的無向圖中，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)闡述如何在一個字符串中查找所有由相同字符組成的子串。4、（本題5分）請詳細(xì)闡述順序表和鏈表在存儲結(jié)構(gòu)、插入和刪除操作的時間復(fù)雜度以及空間利用方面的區(qū)別，并舉例說明