2017年武汉大学数据结构和数据库(同等学力加试)之数据结构复试实战预测五套卷
● 摘要
一、应用题
1． 证明：在二叉树的三种遍历序列中，所有叶结点间的先后关系都是相同的。要求毎步论断都指出根据。
【答案】前序遍历是“根左右”. 中序遍历是“左根右”. 后序遍历是“左右根”。若将“根”去掉，三祌遍历就剩“左右”。三种遍历中的差别耽足访问根结点的时机不同。二叉树是递归定义的，对左右子树均是按左右顺序来遍历的，因此所有叶结点间的先后关系都是相同的。
2． 在模试匹配KMP 算法中所用失败函数的定义中，为何要求两头匹配的真子串？且为最大真子串？
【答案】失败函数（即next ）的值只取决于模式串自身，若第j 个字符与主串第i 个字符失配时，假定主串不回溯，模式串用第k （即next[j]个字符与第i 个相比，有
为了
不因模式串右移与主串第i 个字符比较而丢失可能的匹配，对于上式中可能存在的多个k 值，应取其中最大的一个。这样，因j-k 最小，即模式串向右滑动的位数最小，避免因右移造成可能匹配的丢失。
3． 某文件系统空间的最大容量为4TB
以磁盘块为基本分配单位，磁盘块大小为1KB 。
文件控制块（FCB ）包含一个512B 的索引表区。请回答下列问题。
（1）假设索引表区仅采用直接索引结构，索引表区存放文件占用的磁盘块号。索引表项中块号最少占多少字节? 可支持的单个文件最大长度是多少字节？
（2）假设索引表区采用如下结构：第0〜7字节采用<起始块号，块数>格式表示文件创建时预分配的连续存储空间，其中起始块号占6B ，块数占2B ; 剩余504字节采用直接索引结构，一个索引项占6B ，则可支持的单个文件最大长度是多少字节? 为了使单个文件的长度达到最大，请指出起始块号和块数分别所占字节数的合理 值并说明理由。
【答案】
（1）文件系统存储空间共有块数可存放
（2）
为表示
个块号，索引表项占
512B
个索引项，每个索引项对应一个磁盘块，故最大文件长度：
块号占6字节，块数占2字节的情形下，最大文件长度
：
理由：
合理的起始块号和块数所占字节数分别为
块数占4B 或以上，就可表示4TB 大小的文件长度，达到文件系统的空间上限。
4． 二叉树的带权路径长度（WPL ）是二叉树中所有叶结点的带权路径长度之和，给定一棵二叉树T ，采用二叉链表存储，节点结构为：
其中叶节点的weight 域保存该结点的非负权值。设root 为指向T 的根节点的指针，设计求T 的WPL 的算法。要求：
（1）给出算法的基本设计思想；
（2）使用C 或C++语言，给出二叉树结点的数据类型定义；
（3）根据设计思想，采用C 或C++语言描述算法，关键之处给出注释。
【答案】（1）算法的基本思路是利用利用递归的思想来求解二叉树的带权路径长度，如果当前节点不是叶子节点，那么当前节点为根的树的带权路径长度便等于它的子树的带权路径长度之和，对于此函数要传入一个当前节点的树高的形参，那么递归调用孩子节点时只需要将这个形参加一即可。
（2）
typedef struct BiNode
（3）具体算法实现如下：
如果当前节点为空节点
//如果当前节点的左右孩子节点都为空，即当前节点为叶子节点，直接返回当前节点的
WPL
//如果当前节点不是叶子节点，则对当前节点的左右子树进行递归，返回左右子树WPL 之和
5． 假定某计算机的CPU 主频为80MHz , CPI为4, 并且平均每条指令访存1.5次，主存与Cache 之间交换的块大小为168, Cache的命中率为
存储器总线宽度为32位。请回答下列问题。
（1）该计算机的MIPS 数是多少? 平均每秒Cache 缺失的次数是多少? 在不考虑DMA 传送的情况下，主存带宽至少达到多少才能满足CPU 的访存要求？
（2）假定在Cache 缺失的情况下访问主存时，存在期挪用方式，磁盘
接口的数据缓冲寄存器为32位，则磁盘
的缺页率，则CPU 平均每秒产
接口平均每秒发出的DMA
生多少次缺页异常? 若页面大小为4KB ，每次缺页都需要访问磁盘，访问磁盘时DMA 传送采用周请求次数至少是多少？
（3）CPU 和DMA 控制器同时要求使用存储器总线时，哪个优先级更高? 为什么？ （4）为了提高性能，主存采用4体交叉存储模式，工作时每每个体的存储周期为50ns ，则该主存能提供的最大带宽是多少？
【答案】
（1）平均每秒CPU 执行的指令数为：平均每秒Cache 缺失的次数为：为
：
足CPU 的访存要求。
（2）平均每秒钟“缺页”异常次数为：故平均每秒磁盘DMA 请求的次数至少为：请求得不到及时响应，
传输数据可能会丢失。
因为存储器总线宽度为32位，所以，每传送32位数据，磁盘控制器发出一次DMA 请求，CPU 和DMA 控制器同时要求使用存储器总线时，DMA 请求优先级更高；因为若DMA （3）
（4）4体交叉存储模式能提供的最大带宽为：
故MIPS 数为20; =300000;
才能满
个存储周期启动一个体。若
当Cache 缺失时，CPU 访问主存，主存与Cache 之间以块为单位传送数据，此时，主存带宽
在不考虑DMA 传输的情况下，主存带宽至少达到
6． 某银行提供1个服务窗口和10个供顾客等待的座位。顾客到达银行时，若有空座位，则到取号 机上领取一个号，等待叫号。取号机每次仅允许一位顾客使用。当营业员空闲时，通过叫号选取一位顾客，并为其服务。顾客和营业员的活动过程描述如下：
请添加必要的信号量和P 、V （或wait （ ）、signal （ ））操作，实现上述过程中的互斥与同步。要求写出完整的过程，说明信号量的含义并赋初值。
【答案】（1）互斥资源：取机号，故设一个互斥信号量mutex 。
（2）同步问题：顾客需要获得空座位等待叫号，当营业员空闲时，将选取一位顾客为其服务。空座位的有、 无影响等待顾客数量，顾客的有、无决定两营业员是否能开始服务。另外，顾客获