湖北汽車工業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法Ⅱ》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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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15個(gè)小題，每小題2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)基于模擬乘法器和運(yùn)放的乘法型ADC轉(zhuǎn)換電路，分析其轉(zhuǎn)換精度和速度。2、根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的前端電路，能夠接收和解碼衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)。3、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的索引結(jié)構(gòu)，需要支持快速的等值查詢、范圍查詢和排序操作。在這種情況下，以下哪種索引結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.B樹索引，平衡樹結(jié)構(gòu)，適用于多種查詢B.哈希索引，快速等值查詢，但不支持范圍查詢C.位圖索引，適合處理布爾值屬性的查詢D.全文索引，用于文本內(nèi)容的搜索4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于鎖相環(huán)的時(shí)鐘同步系統(tǒng)，能夠使多個(gè)設(shè)備的時(shí)鐘保持同步，同步精度不大于1μs。5、運(yùn)用通信網(wǎng)絡(luò)原理，設(shè)計(jì)一個(gè)智能物流倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)方案，實(shí)現(xiàn)貨物的實(shí)時(shí)定位和信息傳輸。6、隊(duì)列是另一種特殊的線性結(jié)構(gòu)，遵循先進(jìn)先出的原則。假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)中使用了隊(duì)列來處理任務(wù)。以下關(guān)于隊(duì)列的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.隊(duì)列可以用于實(shí)現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索算法B.循環(huán)隊(duì)列可以有效地解決普通隊(duì)列可能出現(xiàn)的假溢出問題C.入隊(duì)和出隊(duì)操作的時(shí)間復(fù)雜度均為O(1)D.隊(duì)列的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)只能是數(shù)組，不能使用鏈表7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字濾波器，能夠?qū)斎氲臄?shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波處理，如低通、高通、帶通等，闡述硬件實(shí)現(xiàn)過程和仿真結(jié)果。8、設(shè)計(jì)一個(gè)電子秤電路，能夠測(cè)量物體的重量，測(cè)量范圍為0kg到10kg，精度為±0.01kg。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32H7的高性能嵌入式系統(tǒng)，能夠運(yùn)行復(fù)雜的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，給出硬件架構(gòu)和軟件環(huán)境搭建。10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ADC和微控制器的風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)，能夠同時(shí)測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向，并實(shí)時(shí)顯示。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于傳感器的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境中的煙霧濃度和溫度，當(dāng)達(dá)到報(bào)警閾值時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。12、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，說明系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡(luò)配置。13、設(shè)計(jì)一個(gè)無線通信模塊抗干擾電路，能夠提高無線通信的抗干擾能力，保證通信的穩(wěn)定性。14、假設(shè)正在實(shí)現(xiàn)一個(gè)文件系統(tǒng)，需要快速查找文件的目錄信息，并且支持文件和目錄的添加、刪除和修改操作。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合用于存儲(chǔ)目錄結(jié)構(gòu)的？（）A.平衡二叉樹，保持查找效率平衡B.紅黑樹，自平衡的二叉搜索樹C.B樹，適合外存存儲(chǔ)和大量數(shù)據(jù)查找D.哈希表，快速定位目錄項(xiàng)15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的圖像識(shí)別系統(tǒng)，能夠識(shí)別特定的物體或圖案。二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）詳細(xì)說明在字符串匹配的多模式匹配中，如AC自動(dòng)機(jī)，如何實(shí)現(xiàn)高效的匹配。2、（本題5分）闡述如何在一個(gè)二叉樹中進(jìn)行層次遍歷的非遞歸實(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)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）解釋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中棧的應(yīng)用場(chǎng)景，如遞歸函數(shù)的實(shí)現(xiàn)、深度優(yōu)先搜索的輔助結(jié)構(gòu)等，并說明其原理。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某銀行的賬戶管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)客戶的賬戶信息，如賬戶號(hào)碼、客戶姓名、余額、交易記錄等。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)賬戶的開戶、銷戶、存款、取款、轉(zhuǎn)賬等操作，同時(shí)能夠快速查詢賬戶余額和交易明細(xì)，保障賬戶數(shù)據(jù)的安全性和準(zhǔn)確性。2、（本題5分）某在線音樂平臺(tái)的歌曲管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)歌曲信息，如歌曲編號(hào)、歌曲名稱、歌手、專輯、播放次數(shù)等。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)快速查找特定歌曲、按照播放次數(shù)對(duì)歌曲進(jìn)行排序、新增歌曲、刪除歌曲以及更新歌曲的播放次數(shù)。請(qǐng)確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實(shí)現(xiàn)，同時(shí)討論性能優(yōu)化方法。3、（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。4、（本題5分）某酒店的客房預(yù)訂系統(tǒng)需要管理客房信息，包含客房編號(hào)、房型、價(jià)格、入住狀態(tài)、預(yù)訂客人姓名等。系統(tǒng)要支持快速查找特定客房、按照價(jià)格對(duì)客房進(jìn)行排序、新增客房預(yù)訂、取消預(yù)訂以及修改客房的入住狀態(tài)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供完整的代碼實(shí)現(xiàn)和性能分析。5、（本題5分）某在線游戲的組隊(duì)系統(tǒng)需要記錄隊(duì)伍信息和隊(duì)員信息，隊(duì)伍信息包括隊(duì)伍ID、隊(duì)伍名稱、隊(duì)長(zhǎng)ID，隊(duì)員信息包括隊(duì)員ID、隊(duì)伍ID、角色信息。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理組隊(duì)數(shù)據(jù)，能夠快速查詢隊(duì)伍成員、解散隊(duì)伍、加入隊(duì)伍，并支持隊(duì)伍之間的對(duì)戰(zhàn)匹配。四、設(shè)計(jì)題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用