巢湖學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)巢湖學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》

2022-2023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、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的太陽(yáng)能充電控制器，能夠?qū)⑻?yáng)能電池板輸出的電能有效地存儲(chǔ)到蓄電池中，并防止過(guò)充和過(guò)放。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的物料分揀系統(tǒng)，能夠根據(jù)物料的顏色、形狀等特征自動(dòng)進(jìn)行分揀。3、對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，以下哪種排序算法在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度最低？（）A.冒泡排序B.插入排序C.選擇排序D.歸并排序4、考慮用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)表達(dá)式求值的算法，例如計(jì)算中綴表達(dá)式的值。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組合可能是最有效的（）A.棧和隊(duì)列B.棧和二叉樹(shù)C.隊(duì)列和哈希表D.棧和鏈表5、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)智能電梯群控系統(tǒng)，優(yōu)化多部電梯的運(yùn)行調(diào)度，提高運(yùn)輸效率。6、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)電路，如FIR濾波器，滿足特定的濾波性能指標(biāo)，進(jìn)行電路的調(diào)試和優(yōu)化。7、利用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)充電樁控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車的充電管理和保護(hù)功能。8、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的太陽(yáng)能路燈控制器，能夠根據(jù)日照時(shí)間和環(huán)境亮度自動(dòng)控制路燈的開(kāi)啟和關(guān)閉。9、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，其中元素的優(yōu)先級(jí)可以動(dòng)態(tài)改變。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作組合最適合？（）A.最大堆和堆調(diào)整操作B.最小堆和堆刪除操作C.鏈表和排序操作D.數(shù)組和插入排序操作10、設(shè)計(jì)一個(gè)鋰電池充電管理電路，能夠?qū)崿F(xiàn)恒流恒壓充電，具有過(guò)溫、過(guò)流保護(hù)功能，描述電路原理和芯片選型。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線智能家居安防系統(tǒng)，能夠檢測(cè)門窗入侵、煙霧和燃?xì)庑孤┑惹闆r，并及時(shí)報(bào)警，說(shuō)明系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡(luò)配置。12、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)電梯控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電梯的上下運(yùn)行、樓層停靠和超載報(bào)警等功能。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Zigbee和藍(lán)牙的融合通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備之間的無(wú)縫通信，描述系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和通信協(xié)議。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的電子秤系統(tǒng)，能夠測(cè)量物體的重量，并具有去皮、計(jì)價(jià)等功能。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬積分器的積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），分析其轉(zhuǎn)換精度和速度。16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)的智能照明系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)群組控制和場(chǎng)景設(shè)置，說(shuō)明系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡(luò)配置。17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像邊緣檢測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)斎氲幕叶葓D像進(jìn)行實(shí)時(shí)邊緣檢測(cè)，采用Sobel算子，給出硬件架構(gòu)和Verilog代碼實(shí)現(xiàn)。18、假設(shè)正在構(gòu)建一個(gè)基因序列分析工具，需要存儲(chǔ)大量的基因序列數(shù)據(jù)，并能夠快速地比較不同基因序列的相似性和差異性。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最有助于提高分析效率的？（）A.后綴樹(shù)，用于高效的字符串匹配和比較B.前綴樹(shù)，快速查找基因序列的前綴C.二叉平衡樹(shù)，保持基因序列的有序存儲(chǔ)D.哈希圖，快速定位特定的基因序列19、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字移相器，能夠?qū)崿F(xiàn)0至360度的相移，精度為1度，給出電路結(jié)構(gòu)和控制邏輯。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、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，能夠連接多種傳感器并將數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)，闡述系統(tǒng)架構(gòu)和通信方式。22、根據(jù)模擬電路理論，設(shè)計(jì)一個(gè)用于醫(yī)療設(shè)備的生物電信號(hào)放大器，能夠放大微弱的生物電信號(hào)，如心電、腦電等。23、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬乘法器和運(yùn)放的有效值測(cè)量電路，能夠測(cè)量交流信號(hào)的有效值。24、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)的誤碼性能測(cè)試方案，包括測(cè)試設(shè)備的選擇、測(cè)試環(huán)境的搭建和數(shù)據(jù)的分析方法。25、設(shè)計(jì)一個(gè)基于D/A轉(zhuǎn)換器的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，能夠產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等常見(jiàn)波形。26、鏈表是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在很多場(chǎng)景中得到應(yīng)用。關(guān)于鏈表的特點(diǎn)，以下描述錯(cuò)誤的是：（）A.鏈表的存儲(chǔ)空間不必連續(xù)，可以通過(guò)指針來(lái)鏈接各個(gè)節(jié)點(diǎn)B.對(duì)鏈表進(jìn)行插入和刪除操作時(shí)，不需要移動(dòng)大量元素，效率較高C.鏈表可以方便地實(shí)現(xiàn)隨機(jī)訪問(wèn)，查找任意位置的元素速度很快D.單鏈表、雙向鏈表和循環(huán)鏈表是常見(jiàn)的鏈表類型，它們各有特點(diǎn)和適用場(chǎng)景27、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字示波器的觸發(fā)電路，能夠準(zhǔn)確捕捉輸入信號(hào)的特定特征，闡述觸發(fā)電路的原理和設(shè)計(jì)。28、在實(shí)際應(yīng)用中，常常需要對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.可以通過(guò)選擇合適的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)來(lái)提高性能B.可以通過(guò)改進(jìn)算法來(lái)降低操作的時(shí)間復(fù)雜度C.優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一定會(huì)增加代碼的復(fù)雜性D.優(yōu)化需要綜合考慮性能、可讀性和可維護(hù)性29、設(shè)計(jì)一個(gè)基于熱電偶的溫度測(cè)量系統(tǒng)，能夠測(cè)量較高溫度范圍，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行冷端補(bǔ)償和線性化處理。30、設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的衛(wèi)星軌道參數(shù)計(jì)算和預(yù)測(cè)模塊，分析軌道精度。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)大型企業(yè)的人力資源管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)員工的基本信息、工作經(jīng)歷、培訓(xùn)記錄和績(jī)效考核等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)組織這些數(shù)據(jù)，以便能夠快速地查詢員工信息、生成各類報(bào)表，并支持員工信息的更新和刪除操作。2、（本題5分）某在線考試的監(jiān)考系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控考生的答題狀態(tài)、行為異常和交卷時(shí)間。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，保障考試的公平公正和順利進(jìn)行。3、（本題5分）一個(gè)在線旅游預(yù)訂系統(tǒng)需要管理旅游線路、景點(diǎn)、酒店、游客預(yù)訂信息等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些信息，實(shí)現(xiàn)旅游線路和景點(diǎn)的添加、刪除、查找和修改，酒店的預(yù)訂和評(píng)價(jià)管理，游客預(yù)訂信息的存儲(chǔ)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。4、（本題5分）一個(gè)大型圖書(shū)館需要管理其海量的圖書(shū)信息，包括書(shū)名、作者、出版社、出版年份、館藏?cái)?shù)量等。這些信息以二叉搜索樹(shù)的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下操作：（1）插入一本新的圖書(shū)信息；（2）刪除某本指定的圖書(shū)信息；（3）查找某作者的所有圖書(shū)；（4）更新某本圖書(shū)的館藏?cái)?shù)量。分析所設(shè)計(jì)算法的時(shí)間復(fù)雜度。5、（本題5分）某城市的交通管理系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控道路的車流量，并根據(jù)車流量調(diào)整信號(hào)燈的時(shí)間。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠快速地統(tǒng)計(jì)各個(gè)路段的車流量，并及時(shí)更新信號(hào)燈的控制策略。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋如何在一個(gè)具有n個(gè)元素的無(wú)序數(shù)組中，使用快速排序算法進(jìn)行排序，并分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）詳細(xì)闡述在具有n個(gè)元素的雙向循環(huán)鏈表中，如何在指定位置插入節(jié)點(diǎn)，并給出具體的算法步驟和代碼實(shí)現(xiàn)。3、（本題5分）解釋如何在一個(gè)二叉搜索樹(shù)中進(jìn)行前序遍歷的迭代實(shí)現(xiàn)，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。4、（本題5分）解釋什么是斐波那契堆數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，說(shuō)明其特點(diǎn)和