西南交通大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法設(shè)計(jì)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁西南交通大學(xué)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法設(shè)計(jì)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號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、考慮一個(gè)地理信息系統(tǒng)，需要存儲和管理地圖上的點(diǎn)、線、面等元素的信息，并能夠快速地進(jìn)行空間查詢和分析，如判斷兩個(gè)區(qū)域是否相交。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于地理空間數(shù)據(jù)的處理？（）A.R樹，支持空間數(shù)據(jù)的索引和查詢B.B+樹，高效存儲和檢索空間數(shù)據(jù)C.紅黑樹，保持空間數(shù)據(jù)的平衡D.哈希樹，快速定位空間元素2、設(shè)計(jì)一個(gè)LED點(diǎn)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。3、設(shè)計(jì)一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，能夠提供穩(wěn)定的輸出電壓，具有過流保護(hù)和短路保護(hù)功能，給出電路設(shè)計(jì)和性能測試分析。4、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻放大器，采用D類放大方式，效率達(dá)到90%以上，在8Ω負(fù)載下輸出功率不小于30W，給出電路設(shè)計(jì)和電磁兼容考慮。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能交通信號燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同時(shí)間段和交通流量自動(dòng)調(diào)整信號燈的時(shí)長。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的交通信號燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的時(shí)間段和車流量自動(dòng)調(diào)整信號燈的時(shí)長，實(shí)現(xiàn)智能化交通控制。7、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，樹的遍歷方式有多種，以下關(guān)于樹的遍歷方式的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.前序遍歷先訪問根節(jié)點(diǎn)，然后遞歸遍歷左子樹和右子樹B.中序遍歷先遞歸遍歷左子樹，然后訪問根節(jié)點(diǎn)，最后遞歸遍歷右子樹C.后序遍歷先遞歸遍歷左子樹和右子樹，最后訪問根節(jié)點(diǎn)D.無論采用哪種遍歷方式，對同一棵樹得到的節(jié)點(diǎn)訪問順序都是相同的8、字符串的模式匹配中，BM算法通過從右向左比較來提高效率。假設(shè)主串為"ABCDEFGHIJK"，模式串為"EF"，使用BM算法進(jìn)行匹配，以下關(guān)于匹配過程的描述，哪個(gè)是正確的？（）A.從主串的第一個(gè)字符開始比較B.從主串的最后一個(gè)字符開始比較C.隨機(jī)選擇主串中的位置開始比較D.以上都不對9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32的無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，采用FOC控制算法，實(shí)現(xiàn)精確調(diào)速和位置控制，給出系統(tǒng)組成和軟件流程。10、想象一個(gè)在線考試系統(tǒng)，需要實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)每個(gè)考生的答題進(jìn)度和得分情況。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠高效地支持這種統(tǒng)計(jì)需求？（）A.樹狀數(shù)組，適合進(jìn)行區(qū)間更新和查詢B.線段樹，常用于區(qū)間操作，但實(shí)現(xiàn)相對復(fù)雜C.哈希表，快速查找考生信息，但不便于區(qū)間統(tǒng)計(jì)D.優(yōu)先隊(duì)列，按照得分排序，不便于答題進(jìn)度的統(tǒng)計(jì)11、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字音頻的多聲道處理系統(tǒng)，如5.1聲道或7.1聲道，實(shí)現(xiàn)音頻的空間定位和效果增強(qiáng)。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ARM的嵌入式圖像識別系統(tǒng)，能夠?qū)μ囟繕?biāo)進(jìn)行識別和分類，闡述系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和算法實(shí)現(xiàn)。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號加密傳輸系統(tǒng)，保障數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性。14、設(shè)計(jì)一個(gè)智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能夠同時(shí)監(jiān)測多種環(huán)境參數(shù)如溫度、濕度、光照、PM2.5等，并進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳和分析，闡述系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件功能。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)放的求和放大器電路，能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)輸入信號的求和運(yùn)算，增益可調(diào)。16、二叉樹的遍歷可以通過遞歸和非遞歸方式實(shí)現(xiàn)。對于中序遍歷，以下哪種非遞歸實(shí)現(xiàn)方式是常見的？（）A.使用棧來輔助B.使用隊(duì)列來輔助C.直接遍歷D.無法非遞歸實(shí)現(xiàn)17、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)高品質(zhì)音頻無線傳輸，給出系統(tǒng)架構(gòu)和藍(lán)牙協(xié)議配置。18、根據(jù)數(shù)字信號處理理論，設(shè)計(jì)一個(gè)圖像去模糊系統(tǒng)，能夠恢復(fù)模糊圖像的清晰細(xì)節(jié)。19、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，采用Zigbee技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信，描述系統(tǒng)的硬件組成和軟件流程。20、字符串匹配是一個(gè)常見的問題，KMP算法是一種高效的字符串匹配算法。假設(shè)主串為"ABABDABACDABABCABAB"，模式串為"ABABCABAB"，使用KMP算法進(jìn)行匹配，以下關(guān)于匹配過程的描述，哪個(gè)是正確的？（）A.不需要回溯主串指針B.每次匹配失敗都回溯主串指針到起始位置C.只回溯模式串指針，不回溯主串指針D.同時(shí)回溯主串指針和模式串指針二、簡答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述如何在一個(gè)具有n個(gè)元素的無序數(shù)組中，使用快速選擇算法查找第k小的元素，分析其時(shí)間復(fù)雜度。2、（本題5分）詳細(xì)說明在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)和e條邊的帶權(quán)無向圖中，如何使用克魯斯卡爾算法構(gòu)造最小生成樹，并分析算法的時(shí)間復(fù)雜度。3、（本題5分）什么是二叉搜索樹的插入操作的自平衡版本？有哪些常見的自平衡二叉搜索樹？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)算法，在一個(gè)二叉樹中找出所有距離根節(jié)點(diǎn)為k的節(jié)點(diǎn)。2、（本題5分）設(shè)計(jì)利用圖的廣度優(yōu)先搜索算法判斷圖是否為一棵樹的程序，并驗(yàn)證。3、（本題5分）以鏈表為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)一個(gè)旅游行程規(guī)劃系統(tǒng)，支持景點(diǎn)的添加、刪除和路線優(yōu)化。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用快速選擇算法在給定的數(shù)組中找出第k小的元素，輸出該元素。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，對一個(gè)二叉搜索樹進(jìn)行先序遍歷的非遞歸實(shí)現(xiàn)。四、綜合題（本大題共2個(gè)小題，共20分)1、（本題10分）在一個(gè)銀行的賬戶管理系統(tǒng)中，需要存儲客戶的賬戶信息，包括賬戶ID、客戶姓名、身份證號、賬戶余額、交易記錄等。請?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理賬戶數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)賬戶的快速查詢、存款、取款、轉(zhuǎn)賬操作，并生成交易報(bào)表。2、（本題10分）一個(gè)社交網(wǎng)絡(luò)