武漢生物工程學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁武漢生物工程學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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)智能水質(zhì)監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測水質(zhì)參數(shù)并通過無線方式傳輸數(shù)據(jù)，給出節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)和低功耗實(shí)現(xiàn)。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字鎖相環(huán)和分頻器的時(shí)鐘信號(hào)生成系統(tǒng)，產(chǎn)生各種頻率的時(shí)鐘信號(hào)。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的智能工廠環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度、濕度、粉塵濃度等環(huán)境參數(shù)。4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的電梯控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電梯的上升、下降、?？?、開門、關(guān)門等功能，并具備超載報(bào)警和故障診斷功能。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能灌溉控制器，能夠根據(jù)土壤濕度和作物需水規(guī)律自動(dòng)控制灌溉水量和時(shí)間。6、在圖結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，假設(shè)要為一個(gè)城市的交通網(wǎng)絡(luò)建模，其中節(jié)點(diǎn)表示交叉路口，邊表示道路，并且需要計(jì)算兩個(gè)地點(diǎn)之間的最短路徑。以下哪種圖算法最適合解決這個(gè)問題？（）A.深度優(yōu)先搜索B.廣度優(yōu)先搜索C.Dijkstra算法D.Floyd-Warshall算法7、在圖的遍歷算法中，深度優(yōu)先搜索（DFS）和廣度優(yōu)先搜索（BFS）都有各自的特點(diǎn)。假設(shè)要檢查一個(gè)圖是否存在環(huán)，以下哪種遍歷算法可能更適合（）A.DFSB.BFSC.兩種算法都不適合D.兩種算法都可以8、在圖的最短路徑問題中，Dijkstra算法是一種常用的算法。以下關(guān)于Dijkstra算法的描述中，不正確的是（）A.該算法適用于有向圖和無向圖B.算法從起始頂點(diǎn)開始，逐步計(jì)算到其他頂點(diǎn)的最短路徑C.算法通過不斷更新頂點(diǎn)的距離值來找到最短路徑D.算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，其中n是頂點(diǎn)的數(shù)量9、對(duì)于一個(gè)有n個(gè)頂點(diǎn)的無向圖，如果采用鄰接矩陣存儲(chǔ)，其空間復(fù)雜度為？（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(n^3)10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能車庫門控制系統(tǒng)，能夠通過遙控器和手機(jī)APP控制車庫門的開關(guān)。11、設(shè)計(jì)一個(gè)模擬集成電路中的反饋放大器，實(shí)現(xiàn)特定的增益和帶寬要求，分析反饋對(duì)穩(wěn)定性的影響。12、基于通信協(xié)議棧設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信模塊，支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)和處理。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的儀表放大器，具有高共模抑制比和高增益，用于測量小信號(hào)。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32的智能手環(huán)，能夠監(jiān)測心率、血壓、運(yùn)動(dòng)步數(shù)等健康數(shù)據(jù)，并通過藍(lán)牙與手機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。15、在有向圖中，拓?fù)渑判蚴且环N重要的操作。拓?fù)渑判蛴糜趯⒂邢驘o環(huán)圖中的頂點(diǎn)排成一個(gè)線性序列，使得對(duì)于圖中的每條有向邊(u,v)，頂點(diǎn)u在序列中都排在頂點(diǎn)v之前。以下關(guān)于拓?fù)渑判虻拿枋觯e(cuò)誤的是：（）A.拓?fù)渑判虻慕Y(jié)果可能不唯一B.有向有環(huán)圖也可以進(jìn)行拓?fù)渑判駽.可以使用深度優(yōu)先搜索或廣度優(yōu)先搜索來實(shí)現(xiàn)拓?fù)渑判駾.拓?fù)渑判虺Ｓ糜谌蝿?wù)調(diào)度等問題16、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)中的載波同步電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)接收信號(hào)載波頻率和相位的準(zhǔn)確同步，測試同步性能。17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能電表系統(tǒng)，能夠測量電壓、電流、功率、電量等參數(shù)，并具備遠(yuǎn)程抄表功能。18、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻均衡器，能夠?qū)σ纛l信號(hào)進(jìn)行10段均衡調(diào)節(jié)，給出系統(tǒng)方案和濾波器參數(shù)計(jì)算。19、設(shè)計(jì)一個(gè)光耦隔離的模擬量輸入模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)0至5V模擬信號(hào)的隔離采集，給出電路參數(shù)和應(yīng)用示例。20、考慮一個(gè)文本編輯程序，需要實(shí)現(xiàn)撤銷和重做的功能。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于存儲(chǔ)操作的歷史記錄，以支持高效的撤銷和重做操作？（）A.隊(duì)列B.棧C.鏈表D.樹二、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)說明如何在一個(gè)無向圖中進(jìn)行連通分量的計(jì)算，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。2、（本題5分）比較冒泡排序和快速排序在對(duì)小規(guī)模數(shù)據(jù)的處理速度。3、（本題5分）在一個(gè)具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的二叉樹中，如何判斷兩棵二叉樹是否完全相同，給出算法思路和時(shí)間復(fù)雜度分析。4、（本題5分）詳細(xì)論述在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)和e條邊的無向圖中，采用鄰接表存儲(chǔ)和鄰接矩陣存儲(chǔ)的優(yōu)缺點(diǎn)，并比較它們的空間復(fù)雜度。5、（本題5分）論述如何使用堆優(yōu)化迪杰斯特拉算法求解單源最短路徑問題的性能。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）利用堆實(shí)現(xiàn)Top-K問題的求解，設(shè)計(jì)算法并進(jìn)行性能優(yōu)化。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于堆的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列，支持優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在一個(gè)字符串中找出所有長度為k且不包含特定字符的子串。4、（本題5分）使用鏈表和棧的組合結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一個(gè)程序，實(shí)現(xiàn)表達(dá)式中括號(hào)匹配的檢查功能。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，利用平衡二叉樹存儲(chǔ)城市的面積和人口密度，實(shí)現(xiàn)按人口密度進(jìn)行排序和查找。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某醫(yī)院的體檢管理系統(tǒng)需要記錄體檢項(xiàng)目、體檢人員信息、體檢結(jié)果和建議等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，實(shí)現(xiàn)體檢項(xiàng)目的設(shè)置，體檢人員信息的錄入，體檢結(jié)果的存儲(chǔ)和分析，以及個(gè)性化的體檢建議生成，并能夠快速查詢和統(tǒng)計(jì)體檢數(shù)據(jù)。2、（本題10分）一個(gè)城市的公共交通系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)跟蹤公交車的位置和行駛路線，為乘客提供準(zhǔn)確的到站時(shí)間預(yù)測。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠高效地處理車輛位置信息，計(jì)算到站時(shí)間。3、（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