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《數據結構原理》2021-2022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、在二叉樹的應用中，二叉查找樹常用于實現動態集合的操作。以下關于二叉查找樹的操作，錯誤的是（）A.查找操作通過比較節點值，沿著合適的子樹進行B.插入操作可能會破壞二叉查找樹的性質，需要進行調整C.刪除操作總是刪除葉子節點，不會影響樹的結構D.可以通過中序遍歷得到有序的節點值序列2、選擇排序是另一種常見的排序算法。以下關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小（或最大）的元素放到已排序序列的末尾B.選擇排序在最壞情況下的時間復雜度為O(n^2)C.選擇排序的空間復雜度為O(1)D.選擇排序是一種穩定的排序算法3、設計一個基于Zigbee和藍牙的融合通信系統，實現不同設備之間的無縫通信，描述系統的硬件架構和通信協議。4、設計一個用于工業自動化的視覺檢測系統，能夠檢測產品的缺陷和尺寸，說明系統硬件組成和圖像處理算法。5、在數據結構的學習中，實踐是非常重要的。以下關于數據結構實踐的描述，錯誤的是：（）A.通過實際編程實現數據結構可以加深對其理解B.可以通過解決實際問題來應用所學的數據結構知識C.實踐只需要在電腦上完成，不需要在現實場景中思考D.實踐過程中可以發現數據結構的優點和不足6、設計一個簡單的圖像采集與處理系統，能夠使用攝像頭采集圖像，并進行灰度化、二值化等基本處理，展示系統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。假設一個數組的初始狀態接近有序，以下關于冒泡排序的性能，哪個描述是準確的（）A.時間復雜度仍然是O(n^2)，效率低下B.時間復雜度接近O(n)，性能較好C.會自動轉換為更高效的排序算法D.無法確定其性能8、設計一個基于PLC的電梯控制系統，能夠實現電梯的上升、下降、停靠、開門、關門等功能，并具備超載報警和故障診斷功能。9、設計一個基于音頻功率放大器的舞臺音響系統，輸出功率不小于500W，具備音效調節功能。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元素，將數組分為小于基準和大于基準的兩部分，然后對這兩部分分別進行排序B.快速排序在平均情況下的時間復雜度為O(nlogn)，最壞情況下的時間復雜度為O(n^2)C.快速排序是一種不穩定的排序算法，可能會改變相同元素的相對順序D.快速排序的空間復雜度主要取決于遞歸調用的棧空間，最壞情況下為O(n)11、設計一個簡單的工業自動化控制系統，實現對生產線上設備的運行控制和狀態監測，闡述系統的架構和控制策略。12、設計一個基于運算放大器的求和放大器電路，能夠實現多個輸入信號的加權求和。13、設計一個模擬集成電路中的反饋放大器，實現特定的增益和帶寬要求，分析反饋對穩定性的影響。14、設計一個基于藍牙模塊和手機應用的智能家居遙控器，實現對家居設備的遠程控制。15、設計一個音頻濾波器數字控制與自動切換電路，能夠通過數字信號處理器（DSP）精確控制濾波器參數，并根據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）詳細說明如何對一個平衡二叉樹進行插入操作，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雜度分析。4、（本題5分）深入分析在具有n個元素的循環鏈表中，如何查找指定元素，并給出時間復雜度和空間復雜度的分析。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需要記錄包裹的運輸軌跡，包括包裹單號、運輸節點、到達時間、運輸狀態。請設計數據結構來存儲運輸軌跡數據，能夠快速查詢包裹的當前位置、歷史軌跡、預計到達時間，并統計不同運輸節點的處理效率。2、（本題5分）假設一個電商平臺要進行促銷活動，需要根據用戶的購買歷史和瀏覽記錄為其推薦相關商品。請設計數據結構來存儲用戶的行為數據，并實現推薦算法，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、促銷結束時間等。系統要支持快速查找特定促銷商品、按照促銷價格對商品進行排序、新增促銷商品、結束促銷商品活動。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。4、（本題5分）一個在線旅游預訂系統需要管理旅游線路、景點、酒店、游客預訂信息等。設計一種數據結構來存儲這些信息，實現旅游線路和景點的添加、刪除、查找和修改，酒店的預訂和評價管理，游客預訂信息的存儲和處理，并能夠根據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、播放次數等。系統要實現快速查找特定歌曲、按照播放次數對歌曲進行排序、新增歌曲、刪除歌曲以及更新歌曲的播放次數。請確定合適的數據結構，并詳細闡述算法和代碼實現，同時討論性能優化方法。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設計一個基于鏈地址法解決沖突的哈希表，實現插入、查找和刪除操作。2、（本題10分）設計一個程序，以二叉樹