西安交通大學(xué)《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

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題2分，共40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DSP的音頻降噪系統(tǒng)，能夠有效降低環(huán)境噪聲，給出算法實(shí)現(xiàn)和效果評(píng)估。2、在鏈表這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)通過(guò)指針相互連接。假設(shè)需要頻繁地在鏈表的頭部或中間插入和刪除元素。以下哪種鏈表結(jié)構(gòu)可能是最合適的選擇（）A.單向鏈表B.雙向鏈表C.循環(huán)鏈表D.靜態(tài)鏈表3、在一個(gè)實(shí)時(shí)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(shí)間間隔內(nèi)計(jì)算數(shù)據(jù)的平均值、中位數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)信息。為了高效地完成這些計(jì)算，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.雙端隊(duì)列，存儲(chǔ)最新的數(shù)據(jù)B.優(yōu)先隊(duì)列，快速獲取最大和最小數(shù)據(jù)C.循環(huán)隊(duì)列，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輪轉(zhuǎn)存儲(chǔ)D.有序數(shù)組，便于進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)的智能家居控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備的協(xié)同控制，描述網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和控制策略。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的音頻均衡器，能夠?qū)Σ煌l段的音頻信號(hào)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)。6、在圖的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，鄰接多重表主要用于解決鄰接表在某些操作上的不便。假設(shè)需要頻繁地判斷兩個(gè)頂點(diǎn)之間是否存在邊，以下關(guān)于鄰接多重表的特點(diǎn)，哪個(gè)是相關(guān)的優(yōu)勢(shì)（）A.節(jié)省存儲(chǔ)空間B.便于邊的刪除和插入C.快速判斷邊的存在性D.以上都不是7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM8的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，闡述系統(tǒng)組成和控制策略。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的物料混合控制系統(tǒng)，能夠按照設(shè)定的比例自動(dòng)混合多種物料。9、使用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)智能溫度控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)設(shè)定溫度自動(dòng)控制加熱或制冷設(shè)備，保證環(huán)境溫度穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。10、設(shè)計(jì)一個(gè)用于工業(yè)機(jī)器人視覺引導(dǎo)的圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)工件識(shí)別和定位，給出系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)。11、設(shè)計(jì)一個(gè)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(hào)頻率范圍為0-1kHz。12、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的光電編碼器接口電路，能夠準(zhǔn)確讀取編碼器的輸出信號(hào)，用于位置測(cè)量，闡述電路原理和接口程序。13、根據(jù)電子電路原理，設(shè)計(jì)一個(gè)用于太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制器，提高太陽(yáng)能的利用效率。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬開關(guān)和運(yùn)放的音頻混音系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)音頻信號(hào)的混合輸出。15、設(shè)計(jì)一個(gè)具有自動(dòng)增益控制功能的放大器，能夠根據(jù)輸入信號(hào)的幅度自動(dòng)調(diào)整增益，給出電路設(shè)計(jì)和性能測(cè)試報(bào)告。16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于無(wú)線通信技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)與灌溉控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理。17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像邊緣檢測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)斎氲幕叶葓D像進(jìn)行實(shí)時(shí)邊緣檢測(cè)，采用Sobel算子，給出硬件架構(gòu)和Verilog代碼實(shí)現(xiàn)。18、基于通信糾錯(cuò)編碼和交織技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)抗衰落通信系統(tǒng)，提高在惡劣信道條件下的數(shù)據(jù)傳輸可靠性。19、對(duì)于一個(gè)具有n個(gè)元素的有序數(shù)組，采用二分查找算法查找一個(gè)特定元素，其最壞情況下的比較次數(shù)為（）A.log?nB.nC.n/2D.log?n-120、當(dāng)需要構(gòu)建一個(gè)能夠表示家族關(guān)系的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，假設(shè)每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)家庭成員，并且需要方便地查找某個(gè)成員的祖先和后代。以下哪種樹形結(jié)構(gòu)最合適？（）A.二叉樹B.二叉搜索樹C.多叉樹D.紅黑樹二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）闡述如何在一個(gè)二叉樹中進(jìn)行先序遍歷的非遞歸實(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）詳細(xì)說(shuō)明并比較各種字符串匹配算法（如樸素匹配算法、KMP算法和BM算法）的思想、步驟和效率。3、（本題5分）詳細(xì)論述樹和二叉樹的區(qū)別與聯(lián)系，舉例說(shuō)明如何將一棵樹轉(zhuǎn)換為二叉樹。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)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于存儲(chǔ)餐廳的菜單信息，包括菜品名稱、價(jià)格、食材等，支持菜品的更新和查詢。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，計(jì)算給定有向圖中每個(gè)頂點(diǎn)的強(qiáng)連通分量大小，輸出大小。3、（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。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于伸展樹的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)音樂文件信息，實(shí)現(xiàn)文件的添加、刪除和按播放時(shí)長(zhǎng)查詢操作。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，利用鏈表實(shí)現(xiàn)一個(gè)隊(duì)列，模擬超市收銀臺(tái)的排隊(duì)情況。四、綜合題（本大題共2個(gè)小題，共20分)1、（本題10分）某在線教育平臺(tái)需要對(duì)課程的章節(jié)內(nèi)容和學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行管理。課程信息包括課程編號(hào)、章節(jié)標(biāo)題、內(nèi)容、學(xué)習(xí)進(jìn)度等，學(xué)生信息包括學(xué)生編號(hào)、學(xué)習(xí)的課程等。這些信息以塊狀鏈表的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢某個(gè)學(xué)生在某門課程中的學(xué)習(xí)進(jìn)度；（2）更新學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度；（3）按照學(xué)習(xí)進(jìn)度對(duì)學(xué)生進(jìn)行排序；（4）統(tǒng)計(jì)某門課程的學(xué)習(xí)完成率。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題10分）一個(gè)視頻網(wǎng)站需要對(duì)用戶的觀看歷史和偏好進(jìn)行分析，以提供個(gè)性化的推薦。用戶的觀看歷史以