西安交通大學城市學院《數(shù)據(jù)結構》2021-2022學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第2頁，共2頁西安交通大學城市學院

《數(shù)據(jù)結構》2021-2022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20個小題，每小題1分，共20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、考慮到一個視頻編碼系統(tǒng)，需要對連續(xù)的幀數(shù)據(jù)進行壓縮和存儲，同時能夠快速地讀取和解碼特定幀的數(shù)據(jù)。以下哪種數(shù)據(jù)結構可以用于優(yōu)化這個過程？（）A.環(huán)形緩沖區(qū)B.鏈表C.數(shù)組D.棧2、在一個實時數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，需要不斷地接收新的數(shù)據(jù)，并在固定的時間間隔內計算數(shù)據(jù)的平均值、中位數(shù)和標準差等統(tǒng)計信息。為了高效地完成這些計算，以下哪種數(shù)據(jù)結構可能是最合適的？（）A.雙端隊列，存儲最新的數(shù)據(jù)B.優(yōu)先隊列，快速獲取最大和最小數(shù)據(jù)C.循環(huán)隊列，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輪轉存儲D.有序數(shù)組，便于進行統(tǒng)計計算3、設計一個電子秤數(shù)據(jù)加密電路，能夠對電子秤的測量數(shù)據(jù)進行加密，保證數(shù)據(jù)的安全性。4、設計一個簡單的觸摸顯示屏控制系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)觸摸操作的響應和顯示內容的更新，闡述硬件電路和軟件驅動的實現(xiàn)方法。5、設計一個音頻均衡器電路，能夠對不同頻段的音頻信號進行獨立的增益調節(jié)，以改善音頻質量。6、設計一個太陽能充電控制器，能夠對太陽能電池板的輸出進行控制和管理，實現(xiàn)對蓄電池的有效充電和保護。7、在數(shù)據(jù)結構中，排序算法是非常重要的一部分。冒泡排序是一種簡單的排序算法，它通過反復比較相鄰的元素并交換位置來將數(shù)組排序。對于一個包含n個元素的數(shù)組，冒泡排序的最壞時間復雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(logn)8、棧是一種特殊的線性結構，遵循后進先出的原則。假設一個程序中使用了棧來存儲數(shù)據(jù)。以下關于棧的描述，哪一項是不準確的？（）A.?？梢杂糜趯崿F(xiàn)函數(shù)調用時的參數(shù)傳遞和局部變量存儲B.入棧和出棧操作的時間復雜度均為O(1)C.可以使用數(shù)組或鏈表來實現(xiàn)棧的數(shù)據(jù)結構D.棧的存儲空間大小是固定的，無法動態(tài)擴展9、設計一個電子秤電路，能夠測量物體的重量，測量范圍為0kg到10kg，精度為±0.01kg。10、在數(shù)據(jù)結構的應用中，文件操作也是一個重要方面。以下關于數(shù)據(jù)結構與文件操作的描述，不正確的是：（）A.可以將數(shù)據(jù)結構中的數(shù)據(jù)存儲到文件中，以便長期保存和后續(xù)使用B.在從文件中讀取數(shù)據(jù)并構建數(shù)據(jù)結構時，需要考慮數(shù)據(jù)的格式和轉換C.對于大型文件，可以采用分塊讀取和處理的方式，避免一次性將全部數(shù)據(jù)讀入內存D.文件操作與數(shù)據(jù)結構的選擇和使用無關，只需要關注文件的讀寫方法和權限11、設計一個射頻電路中的微帶線和帶狀線阻抗匹配網(wǎng)絡，分析匹配效果和帶寬。12、在數(shù)據(jù)結構的存儲中，稀疏矩陣有著特殊的存儲方式。假設我們正在處理一個稀疏矩陣。以下關于稀疏矩陣存儲的描述，哪一項是不準確的？（）A.可以使用三元組表、十字鏈表等方式來存儲稀疏矩陣，節(jié)省存儲空間B.稀疏矩陣的存儲方式選擇取決于矩陣的稀疏程度和操作需求C.對于頻繁進行矩陣乘法的稀疏矩陣，使用壓縮存儲方式可能會降低效率D.無論稀疏矩陣的規(guī)模多大，使用任何存儲方式的效果都相同13、設計一個簡單的太陽能充電控制器，能夠將太陽能電池板輸出的電能有效地存儲到蓄電池中，并防止過充和過放。14、設計一個簡單的圖像采集與處理系統(tǒng)，能夠使用攝像頭采集圖像，并進行灰度化、二值化等基本處理，展示系統(tǒng)的硬件組成和軟件算法。15、動態(tài)數(shù)組是一種可以動態(tài)調整大小的數(shù)組。以下關于動態(tài)數(shù)組的描述，錯誤的是：（）A.動態(tài)數(shù)組可以根據(jù)需要自動增加或減少存儲空間B.動態(tài)數(shù)組在插入元素時可能需要重新分配內存C.動態(tài)數(shù)組的實現(xiàn)通?；陟o態(tài)數(shù)組D.動態(tài)數(shù)組的性能一定優(yōu)于靜態(tài)數(shù)組16、設計一個數(shù)字音頻處理中的音頻特效生成和控制模塊，分析特效的多樣性和可控性。17、設計一個光耦驅動電路，用于驅動大功率負載，給出電路參數(shù)和可靠性分析。18、設計一個數(shù)字鎖相環(huán)電路，能夠實現(xiàn)對輸入信號的相位跟蹤和鎖定，給出電路設計和性能分析。19、運用通信網(wǎng)絡原理，設計一個物流配送中心的貨物跟蹤系統(tǒng)的網(wǎng)絡方案，實時掌握貨物位置和狀態(tài)。20、設計一個簡單的程控交換機，實現(xiàn)若干用戶之間的通話連接和切換，考慮通話質量和資源分配等問題。二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述如何利用深度優(yōu)先搜索算法檢測圖中是否存在環(huán)。2、（本題5分）詳細解釋在一個具有n個頂點的無向圖中，如何使用深度優(yōu)先搜索算法來判斷是否存在環(huán)。3、（本題5分）說明二叉樹的遍歷算法在二叉樹的按層打印問題、樹的邊界問題中的應用。4、（本題5分）深入分析在具有n個頂點和e條邊的無向圖中，如何使用克魯斯卡爾（Kruskal）算法判斷圖是否連通，并說明其實現(xiàn)原理。5、（本題5分）論述如何在一個二叉堆中查找第k大的元素，給出算法思路和優(yōu)化方法。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個程序，使用圖的數(shù)據(jù)結構表示物流網(wǎng)絡，實現(xiàn)貨物的最短運輸路徑規(guī)劃功能。2、（本題5分）設計一個數(shù)據(jù)結構和算法，模擬一個在線考試系統(tǒng)，能夠存儲考試題目（題目編號、題目內容、選項、答案等），支持隨機組卷、考生答題和自動判卷功能。3、（本題5分）設計一個程序，使用插入排序算法對一個棧進行排序。4、（本題5分）設計一個算法，在一個二叉樹中找出所有節(jié)點值的和為給定值的子樹。5、（本題5分）基于樹狀數(shù)組和克魯斯卡爾算法，設計一個程序，為一個云計算平臺中的虛擬機網(wǎng)絡規(guī)劃連接，確保資源利用和網(wǎng)絡性能的優(yōu)化。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某電商平臺的商品推薦系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的瀏覽和購買歷史為用戶推薦商品。系統(tǒng)需要存儲用戶的行為數(shù)據(jù)，包括用戶編號、商品編號、瀏覽時間、購買時間等。請設計合適的數(shù)據(jù)結構和算法，能夠快速分析用戶行為，為用戶生成個性化的商品推薦，并給出代碼實現(xiàn)和性能評估。2、（本題10分）一個在線投票系統(tǒng)需要對投票項目和投票人的選擇進行管理。投票項目信息包括項目編號、項目名稱、選項等，投票人信息包括投票人編號、選擇的選項等。這些信息以線段樹的形式存儲。請設計算法實現(xiàn)以下功