西南交通大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)原理》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)原理》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15個小題，每小題1分，共15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、在二叉樹的應(yīng)用中，二叉查找樹常用于實現(xiàn)動態(tài)集合的操作。以下關(guān)于二叉查找樹的操作，錯誤的是（）A.查找操作通過比較節(jié)點值，沿著合適的子樹進(jìn)行B.插入操作可能會破壞二叉查找樹的性質(zhì)，需要進(jìn)行調(diào)整C.刪除操作總是刪除葉子節(jié)點，不會影響樹的結(jié)構(gòu)D.可以通過中序遍歷得到有序的節(jié)點值序列2、選擇排序是另一種常見的排序算法。以下關(guān)于選擇排序的說法中，不正確的是（）A.選擇排序每次從待排序序列中選擇最?。ɑ蜃畲螅┑脑胤诺揭雅判蛐蛄械哪┪睟.選擇排序在最壞情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)C.選擇排序的空間復(fù)雜度為O(1)D.選擇排序是一種穩(wěn)定的排序算法3、設(shè)計一個基于Zigbee和藍(lán)牙的融合通信系統(tǒng)，實現(xiàn)不同設(shè)備之間的無縫通信，描述系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和通信協(xié)議。4、設(shè)計一個用于工業(yè)自動化的視覺檢測系統(tǒng)，能夠檢測產(chǎn)品的缺陷和尺寸，說明系統(tǒng)硬件組成和圖像處理算法。5、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)中，實踐是非常重要的。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實踐的描述，錯誤的是：（）A.通過實際編程實現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以加深對其理解B.可以通過解決實際問題來應(yīng)用所學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識C.實踐只需要在電腦上完成，不需要在現(xiàn)實場景中思考D.實踐過程中可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點和不足6、設(shè)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(jìn)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。7、在排序算法中，冒泡排序是一種簡單的排序方法。假設(shè)一個數(shù)組的初始狀態(tài)接近有序，以下關(guān)于冒泡排序的性能，哪個描述是準(zhǔn)確的（）A.時間復(fù)雜度仍然是O(n^2)，效率低下B.時間復(fù)雜度接近O(n)，性能較好C.會自動轉(zhuǎn)換為更高效的排序算法D.無法確定其性能8、設(shè)計一個基于PLC的電梯控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電梯的上升、下降、?？俊㈤_門、關(guān)門等功能，并具備超載報警和故障診斷功能。9、設(shè)計一個基于音頻功率放大器的舞臺音響系統(tǒng)，輸出功率不小于500W，具備音效調(diào)節(jié)功能。10、快速排序是一種高效的排序算法。對于快速排序的性能和特點，以下描述哪一項是不正確的？（）A.快速排序通過選擇一個基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分為小于基準(zhǔn)和大于基準(zhǔn)的兩部分，然后對這兩部分分別進(jìn)行排序B.快速排序在平均情況下的時間復(fù)雜度為O(nlogn)，最壞情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)C.快速排序是一種不穩(wěn)定的排序算法，可能會改變相同元素的相對順序D.快速排序的空間復(fù)雜度主要取決于遞歸調(diào)用的?？臻g，最壞情況下為O(n)11、設(shè)計一個簡單的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對生產(chǎn)線上設(shè)備的運(yùn)行控制和狀態(tài)監(jiān)測，闡述系統(tǒng)的架構(gòu)和控制策略。12、設(shè)計一個基于運(yùn)算放大器的求和放大器電路，能夠?qū)崿F(xiàn)多個輸入信號的加權(quán)求和。13、設(shè)計一個模擬集成電路中的反饋放大器，實現(xiàn)特定的增益和帶寬要求，分析反饋對穩(wěn)定性的影響。14、設(shè)計一個基于藍(lán)牙模塊和手機(jī)應(yīng)用的智能家居遙控器，實現(xiàn)對家居設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。15、設(shè)計一個音頻濾波器數(shù)字控制與自動切換電路，能夠通過數(shù)字信號處理器（DSP）精確控制濾波器參數(shù)，并根據(jù)輸入音頻信號自動切換濾波器。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)說明如何對一個平衡二叉樹進(jìn)行插入操作，并保持其平衡特性。2、（本題5分）論述如何利用廣度優(yōu)先搜索算法找到圖中所有的連通分量。3、（本題5分）在一個具有n個頂點和e條邊的帶權(quán)有向圖中，闡述如何使用迪杰斯特拉算法求解單源最短路徑問題，給出算法步驟和時間復(fù)雜度分析。4、（本題5分）深入分析在具有n個元素的循環(huán)鏈表中，如何查找指定元素，并給出時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度的分析。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一家電商平臺的物流跟蹤系統(tǒng)需要記錄包裹的運(yùn)輸軌跡，包括包裹單號、運(yùn)輸節(jié)點、到達(dá)時間、運(yùn)輸狀態(tài)。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲運(yùn)輸軌跡數(shù)據(jù)，能夠快速查詢包裹的當(dāng)前位置、歷史軌跡、預(yù)計到達(dá)時間，并統(tǒng)計不同運(yùn)輸節(jié)點的處理效率。2、（本題5分）假設(shè)一個電商平臺要進(jìn)行促銷活動，需要根據(jù)用戶的購買歷史和瀏覽記錄為其推薦相關(guān)商品。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲用戶的行為數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)推薦算法，能夠快速為用戶生成個性化的商品推薦列表。3、（本題5分）某超市的商品促銷管理系統(tǒng)需要存儲促銷商品的信息，如商品編號、商品名稱、促銷價格、促銷開始時間、促銷結(jié)束時間等。系統(tǒng)要支持快速查找特定促銷商品、按照促銷價格對商品進(jìn)行排序、新增促銷商品、結(jié)束促銷商品活動。請設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并給出代碼實現(xiàn)和性能評估。4、（本題5分）一個在線旅游預(yù)訂系統(tǒng)需要管理旅游線路、景點、酒店、游客預(yù)訂信息等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，實現(xiàn)旅游線路和景點的添加、刪除、查找和修改，酒店的預(yù)訂和評價管理，游客預(yù)訂信息的存儲和處理，并能夠根據(jù)游客的需求推薦合適的旅游線路和酒店。5、（本題5分）某在線音樂平臺的歌曲管理系統(tǒng)需要存儲歌曲信息，如歌曲編號、歌曲名稱、歌手、專輯、播放次數(shù)等。系統(tǒng)要實現(xiàn)快速查找特定歌曲、按照播放次數(shù)對歌曲進(jìn)行排序、新增歌曲、刪除歌曲以及更新歌曲的播放次數(shù)。請確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實現(xiàn)，同時討論性能優(yōu)化方法。四、設(shè)計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計一個基于鏈地址法解決沖突的哈希表，實現(xiàn)插入、查找和刪除操作。2、（本題10分）設(shè)計一個程序，以二叉樹