西安交通大學《數據結構與算法》2020-2021學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁西安交通大學

《數據結構與算法》2020-2021學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______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、設計一個基于熱電偶的溫度測量系統(tǒng)，能夠測量較高溫度范圍，并對測量結果進行冷端補償和線性化處理。2、設計一個基于ZigBee技術的智能農業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能夠實時監(jiān)測土壤濕度、溫度、酸堿度等參數。3、設計一個數字時鐘收音機電路，能夠顯示時間、接收廣播信號并播放音頻，具有鬧鐘和定時關機功能。4、設計一個紅外遙控系統(tǒng)，能夠通過遙控器對設備進行開、關、音量調節(jié)等操作，遙控距離不小于5米。5、設計一個基于數字信號處理的音頻降噪耳機系統(tǒng)，有效降低環(huán)境噪聲對音頻的干擾。6、設計一個基于CPLD的數字邏輯電路，實現一個8位加法器和8位乘法器，給出硬件描述語言代碼和時序仿真結果。7、假設要對一個包含1000個元素的數組進行排序，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8、設計一個基于ADC和微控制器的溫度采集與報警系統(tǒng)，當溫度超過設定閾值時發(fā)出聲光報警信號。9、設計一個無線通信中的毫米波通信系統(tǒng)，考慮波束成形和信道估計等關鍵技術。10、設計一個基于D/A轉換器的方波信號發(fā)生器電路，輸出頻率范圍為100Hz-10kHz，占空比可調。11、插入排序也是一種簡單的排序算法，它將未排序的元素逐個插入到已排序的部分中。在平均情況下，插入排序的時間復雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(logn)12、二叉搜索樹在數據查找和排序中有廣泛應用。假設我們正在維護一個二叉搜索樹。以下關于二叉搜索樹的描述，哪一項是不準確的？（）A.插入操作時，通過比較節(jié)點值找到合適的位置插入新節(jié)點，保持二叉搜索樹的性質B.查找操作的時間復雜度在平均情況下為O(logn)，但在最壞情況下可能退化為O(n)C.刪除操作相對復雜，需要根據被刪除節(jié)點的子節(jié)點情況進行不同的處理D.只要按照一定的順序插入節(jié)點，二叉搜索樹就一定是平衡的，不需要進行平衡調整13、在一個分布式系統(tǒng)中，需要對各個節(jié)點的數據進行同步和合并。以下哪種數據結構適合用于表示和處理這種分布式的數據？（）A.樹B.圖C.鏈表D.數組14、設計一個通信系統(tǒng)中的多輸入多輸出（MIMO）傳輸方案，分析系統(tǒng)容量和誤碼率性能。15、設計一個基于PLC的風機控制系統(tǒng)，能夠根據環(huán)境溫度和壓力自動調節(jié)風機的轉速，實現節(jié)能運行。16、在數據結構的應用中，?？梢杂糜诒磉_式求值。以下關于棧在表達式求值中的應用，說法不正確的是（）A.可以將中綴表達式轉換為后綴表達式，然后利用棧進行求值B.?？梢员４娌僮鲾岛瓦\算符，按照運算規(guī)則進行計算C.對于復雜的表達式，棧的使用可以簡化求值過程D.棧在表達式求值中只能用于中綴表達式，不能用于后綴表達式17、設計一個數字頻率計，能夠測量輸入信號的頻率，精度達到一定要求，給出硬件電路設計和軟件算法流程。18、采用模擬電子技術設計一個寬帶放大器，能夠在較寬的頻率范圍內實現信號放大。19、設計一個基于藍牙5.0的音頻傳輸系統(tǒng)，能夠實現高質量的無線音頻傳輸，傳輸距離不小于20米，支持雙聲道。20、根據通信原理，設計一個數字電視廣播發(fā)射系統(tǒng)，能夠將視頻和音頻信號進行調制并發(fā)射出去。21、設計一個基于數字信號處理的語音識別系統(tǒng)，能夠對特定的語音指令進行識別和響應，分析其識別準確率和實時性。22、設計一個模擬信號數字化系統(tǒng)的性能評估方案，包括量化誤差、信噪比等指標的測量和分析。23、設計一個基于光電傳感器的自動化立體車庫車輛檢測與引導系統(tǒng)，提高車庫的空間利用率和停車效率。24、設計一個具有溫度補償功能的壓力傳感器測量電路，提高測量精度，給出電路設計和溫度補償算法。25、設計一個高速數據采集卡，采樣率達到200MSa/s，分辨率為14位，輸入范圍為±10V，說明硬件選型和驅動開發(fā)。26、設計一個音頻濾波器參數優(yōu)化電路，能夠根據輸入音頻信號的特點自動優(yōu)化濾波器的參數，提高音頻質量。27、考慮哈希沖突的解決方法，開放定址法和鏈地址法是常見的策略。假設一個哈希表的負載較高，容易發(fā)生沖突。以下哪種方法在這種情況下可能表現更好（）A.開放定址法B.鏈地址法C.兩種方法效果相同D.無法確定28、已知一個完全二叉樹的節(jié)點總數為n，若其深度為h（根節(jié)點所在層為1），則以下關于h的表達式正確的是？（）A.log2(n)B.log2(n)+1C.floor(log2(n))D.floor(log2(n))+129、設計一個基于ZigBee技術的智能倉儲管理系統(tǒng)，能夠實現貨物的入庫、出庫、庫存盤點等功能。30、使用單片機設計一個智能煙霧報警器，能夠靈敏檢測煙霧并及時發(fā)出警報。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某城市的停車場管理系統(tǒng)需要記錄車輛的入場時間、出場時間、車牌號和停車位置等信息。請設計合適的數據結構來存儲這些信息，實現車輛的入場登記、出場結算、車位查詢和停車費用計算，并能夠優(yōu)化車位分配以提高停車場的利用率。2、（本題5分）某電商平臺的優(yōu)惠券發(fā)放系統(tǒng)需要對優(yōu)惠券的類型、面額、使用條件和發(fā)放記錄進行管理。優(yōu)惠券信息包括優(yōu)惠券編號、類型、面額、使用條件、發(fā)放記錄等?？紤]使用十字鏈表來存儲這些信息。請設計算法實現以下功能：（1）查詢某種類型優(yōu)惠券的剩余數量；（2）為用戶發(fā)放優(yōu)惠券并記錄；（3）用戶使用優(yōu)惠券時進行核銷；（4）統(tǒng)計不同面額優(yōu)惠券的發(fā)放比例。分析所設計算法的時間復雜度和空間復雜度。3、（本題5分）某高校的課程管理系統(tǒng)需要對課程的選課信息進行處理。選課信息包括課程編號、課程名稱、授課教師、選課學生名單等。這些信息以隊列和棧的組合形式存儲。請設計算法實現以下功能：（1）按照選課先后順序輸出選課學生名單；（2）撤銷某個學生的選課；（3）統(tǒng)計每門課程的選課人數；（4）調整選課順序，將優(yōu)先選課的學生排在前面。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。4、（本題5分）某旅游公司的旅游線路管理系統(tǒng)需要存儲旅游線路的信息，如線路編號、線路名稱、行程安排、價格、成團人數等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定線路、按照價格對線路進行排序、新增旅游線路、修改線路信息、刪除冷門線路。請設計合適的數據結構和算法，并給出代碼實現和性能評估。5、（本題5分）某在線考試的監(jiān)考系統(tǒng)需要實時監(jiān)控考生的答題狀態(tài)、行為異常和交卷時間。設計合適的數據結構和算法，保障考試的公平公正和順利進行。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋線段樹在處理區(qū)間相交問題時的思路和算法。2、（本題5分）論述如何使用計數排序對特定條件下的數組進行排序，給出算法步驟和時間復雜度分析。3、（本題5分）詳細闡述如何在一個圖中使用深度優(yōu)先搜索計算頂點的連通度。4、（本題5分）解釋數據結構中棧的應用場景，如逆波蘭表