安徽大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)驗(yàn)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)驗(yàn)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30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、運(yùn)用集成電路設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)一款用于工業(yè)控制的數(shù)字信號(hào)處理器芯片，滿足實(shí)時(shí)性和高精度要求。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于編碼器和驅(qū)動(dòng)器的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高精度的位置和速度控制。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙4.2的智能門鎖系統(tǒng)，能夠通過(guò)手機(jī)APP進(jìn)行開(kāi)鎖操作，并記錄開(kāi)鎖記錄。4、對(duì)于一個(gè)經(jīng)常需要在頭部和尾部進(jìn)行插入和刪除操作的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，假設(shè)我們正在設(shè)計(jì)一個(gè)程序來(lái)管理一個(gè)排隊(duì)系統(tǒng)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最為合適？（）A.棧B.隊(duì)列C.雙端隊(duì)列D.循環(huán)隊(duì)列5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的UART轉(zhuǎn)SPI通信橋接模塊，實(shí)現(xiàn)兩種接口之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，給出硬件描述和功能驗(yàn)證。6、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)商品選擇、支付和出貨功能。7、堆是一種特殊的樹(shù)形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，分為大頂堆和小頂堆。假設(shè)存在一個(gè)小頂堆，其數(shù)組表示為[1,3,5,7,9,11]。現(xiàn)在要插入一個(gè)值2，為了保持堆的性質(zhì)，需要進(jìn)行一系列調(diào)整操作。以下哪種調(diào)整方式是正確的？（）A.直接將2插入末尾，無(wú)需調(diào)整B.將2與父節(jié)點(diǎn)比較，若小于父節(jié)點(diǎn)則交換位置，直到滿足堆的性質(zhì)C.將2與子節(jié)點(diǎn)比較，若大于子節(jié)點(diǎn)則交換位置，直到滿足堆的性質(zhì)D.重新構(gòu)建整個(gè)堆8、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）音頻與視頻處理電路，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)音頻和視頻的處理功能，如音頻混音和視頻壓縮等。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Arduino的智能環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠根據(jù)室內(nèi)溫度、濕度和CO2濃度自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)、加濕器和通風(fēng)設(shè)備。10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能灌溉系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度自動(dòng)控制灌溉設(shè)備的開(kāi)啟和關(guān)閉。11、基于通信協(xié)議的自適應(yīng)調(diào)整技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況自動(dòng)優(yōu)化傳輸參數(shù)。12、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以動(dòng)態(tài)調(diào)整大小并且能夠快速查找最大元素的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展和修改可能是最合適的？（）A.最大堆B.最小堆C.鏈表D.數(shù)組13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的智能電表抄表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。14、字符串在計(jì)算機(jī)程序中經(jīng)常被處理。假設(shè)我們正在對(duì)兩個(gè)字符串進(jìn)行操作。以下關(guān)于字符串的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.字符串的存儲(chǔ)方式可以是字符數(shù)組或字符指針B.字符串的比較可以通過(guò)逐個(gè)字符比較來(lái)實(shí)現(xiàn)C.字符串的常見(jiàn)操作包括查找、替換、拼接等，它們的時(shí)間復(fù)雜度通常與字符串的長(zhǎng)度成正比D.所有的字符串操作算法的時(shí)間復(fù)雜度都是最優(yōu)的，無(wú)法進(jìn)一步優(yōu)化15、在排序算法中，冒泡排序是一種簡(jiǎn)單的交換排序算法。以下關(guān)于冒泡排序的描述，錯(cuò)誤的是（）A.每一輪比較都能確定一個(gè)最大或最小的元素位置B.最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)C.最好情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)D.是一種穩(wěn)定的排序算法16、選擇排序也是一種基本的排序算法。以下關(guān)于選擇排序的描述，錯(cuò)誤的是（）A.每一輪從待排序序列中選擇最小的元素，放到已排序序列的末尾B.選擇排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(n2)，但在某些情況下比冒泡排序性能好C.選擇排序是一種不穩(wěn)定的排序算法D.選擇排序不需要額外的存儲(chǔ)空間，空間復(fù)雜度為O(1)17、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻濾波器自動(dòng)切換電路，能夠根據(jù)輸入音頻信號(hào)的類型自動(dòng)切換不同的濾波器，提高音頻處理效果。18、設(shè)計(jì)一個(gè)高頻射頻放大器電路，工作頻率在5GHz，增益大于20dB，給出電路結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性分析。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)貨物的自動(dòng)識(shí)別、入庫(kù)和出庫(kù)管理。20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于鎖相環(huán)技術(shù)的頻率合成器，能夠輸出穩(wěn)定的、可調(diào)節(jié)的頻率信號(hào)，分析其相位噪聲和頻率穩(wěn)定度。21、歸并排序是一種基于分治思想的排序算法。以下關(guān)于歸并排序的描述，不正確的是（）A.空間復(fù)雜度為O(n)B.是一種穩(wěn)定的排序算法C.最壞、最好和平均時(shí)間復(fù)雜度均為O(nlogn)D.不能用于鏈表的排序22、根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)一個(gè)短波通信系統(tǒng)，能夠在遠(yuǎn)距離通信中保證信號(hào)的可靠傳輸。23、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的光通信收發(fā)模塊，工作波長(zhǎng)為850nm，傳輸速率為1Gbps，說(shuō)明模塊的組成和關(guān)鍵技術(shù)。24、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電二極管的光強(qiáng)度測(cè)量系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量環(huán)境光的強(qiáng)度，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。25、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線通信模塊加密電路，能夠?qū)o(wú)線通信數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，提高通信的安全性。26、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的溫度和濕度監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)采集溫濕度數(shù)據(jù)，并通過(guò)液晶顯示屏顯示，同時(shí)具備報(bào)警功能。27、設(shè)計(jì)一個(gè)用于醫(yī)療設(shè)備的電源管理系統(tǒng)，要求輸出穩(wěn)定、低噪聲，能夠適應(yīng)不同的負(fù)載變化，給出電路拓?fù)浜头答伩刂品桨浮?8、設(shè)計(jì)一個(gè)光纖通信中的色散補(bǔ)償模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)色散的有效補(bǔ)償，分析系統(tǒng)性能改善情況。29、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙5.2的無(wú)線耳機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)高品質(zhì)音頻播放和降噪功能，續(xù)航時(shí)間不小于20小時(shí)。30、設(shè)計(jì)一個(gè)基于CPLD的數(shù)字頻率計(jì)，測(cè)量范圍為1Hz至100MHz，精度為1Hz，給出硬件描述語(yǔ)言代碼和測(cè)試結(jié)果。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)在線招聘系統(tǒng)需要管理職位信息，包括職位編號(hào)、職位名稱、工作地點(diǎn)、薪資范圍、招聘人數(shù)等。系統(tǒng)要支持快速查找特定職位、按照薪資范圍對(duì)職位進(jìn)行排序、新增職位、修改職位信息、關(guān)閉招聘職位。請(qǐng)確定恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能優(yōu)化策略。2、（本題5分）一個(gè)在線心理咨詢平臺(tái)需要管理咨詢師信息、咨詢案例、用戶問(wèn)題和咨詢記錄等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些信息，支持咨詢師的注冊(cè)和信息管理，咨詢案例的分類和存儲(chǔ)，用戶問(wèn)題的提交和咨詢記錄的保存，并能夠保護(hù)用戶隱私和提供咨詢效果的評(píng)估。3、（本題5分）某學(xué)校的選課系統(tǒng)需要記錄課程和學(xué)生的選課信息。課程有課程ID、課程名稱、授課教師、容量等，學(xué)生選課信息包括學(xué)生ID、課程ID。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理選課數(shù)據(jù)，能夠快速查詢課程余量、學(xué)生選課情況、退選和補(bǔ)選操作，并統(tǒng)計(jì)每門課程的選課人數(shù)。4、（本題5分）假設(shè)一個(gè)社交平臺(tái)的活動(dòng)組織系統(tǒng)需要記錄活動(dòng)信息、參與者信息和活動(dòng)流程?；顒?dòng)信息包括活動(dòng)ID、活動(dòng)名稱、組織者ID、活動(dòng)時(shí)間、活動(dòng)地點(diǎn)，參與者信息包括參與者ID、活動(dòng)ID、報(bào)名時(shí)間，活動(dòng)流程包括流程ID、活動(dòng)ID、流程描述、時(shí)間安排。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理活動(dòng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)的創(chuàng)建、參與者管理、流程跟蹤，并生成活動(dòng)總結(jié)報(bào)告。5、（本題5分）某在線音樂(lè)教學(xué)平臺(tái)需要記錄課程信息、學(xué)生信息、學(xué)習(xí)進(jìn)度、作業(yè)完成情況等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)支持教學(xué)過(guò)程的管理，實(shí)現(xiàn)課程安排、學(xué)生學(xué)習(xí)情況跟蹤、作業(yè)批改和成績(jī)統(tǒng)計(jì)，能夠?yàn)閷W(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)方案。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的無(wú)向圖中，如何找出所有的頂點(diǎn)割集，給出一種有效的算法并分析其時(shí)間復(fù)雜度。2、（本題5分）論述AVL樹(shù)和紅黑樹(shù)在大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中的適用性比較。3、（本題5分）在一個(gè)鏈表中，如何查找鏈表中環(huán)的入口結(jié)點(diǎn)？4、（本題5分）對(duì)于一個(gè)具有n個(gè)元素的數(shù)組，如何使用計(jì)數(shù)排序算法進(jìn)行排序？請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明其適用