湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院科技學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)B》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)B》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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)單的無(wú)線充電器，能夠?yàn)槭謾C(jī)等設(shè)備進(jìn)行無(wú)線充電，給出充電器的電路原理和設(shè)計(jì)參數(shù)。2、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字音頻處理中的音頻水印嵌入和提取系統(tǒng)，分析水印的魯棒性和不可感知性。3、基于通信編碼技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)糾錯(cuò)編碼系統(tǒng)，能夠?qū)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行編碼和糾錯(cuò)，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?、設(shè)計(jì)一個(gè)模擬信號(hào)數(shù)字化系統(tǒng)，包括抽樣、量化和編碼模塊，確定合適的抽樣頻率和量化級(jí)數(shù)，分析系統(tǒng)性能。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像銳化系統(tǒng)，能夠增強(qiáng)圖像的邊緣和細(xì)節(jié)，說(shuō)明算法和硬件實(shí)現(xiàn)。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于USB接口的數(shù)據(jù)采集卡，能夠采集模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，并在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行顯示和分析，給出硬件設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)。7、設(shè)計(jì)一個(gè)±5V轉(zhuǎn)±3.3V的DC-DC電源變換電路，輸出電流不小于0.3A，給出原理圖和PCB布局。8、考慮到一個(gè)圖的遍歷問(wèn)題，假設(shè)需要判斷一個(gè)圖是否存在環(huán)，并且找出所有的環(huán)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于解決這類(lèi)問(wèn)題？（）A.深度優(yōu)先搜索結(jié)合棧B.廣度優(yōu)先搜索結(jié)合隊(duì)列C.拓?fù)渑判蚪Y(jié)合棧D.強(qiáng)連通分量算法結(jié)合并查集9、想象一個(gè)需要存儲(chǔ)大量學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)，并能夠快速找出最高成績(jī)和最低成績(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)，還需要支持成績(jī)的插入和更新操作。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能最為合適？（）A.二叉搜索樹(shù)，能快速查找、插入和刪除元素，但平衡情況影響性能B.堆，特別是最大堆和最小堆，能快速獲取最大或最小元素，插入和更新操作相對(duì)復(fù)雜C.哈希表，查找特定成績(jī)效率高，但不便于直接找出最大和最小成績(jī)D.紅黑樹(shù)，自平衡的二叉搜索樹(shù)，保證了較高的查找和插入效率10、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)調(diào)制解調(diào)糾錯(cuò)電路，能夠?qū)φ{(diào)制解調(diào)過(guò)程中的錯(cuò)誤進(jìn)行檢測(cè)和糾正，提高通信的可靠性。11、在數(shù)組實(shí)現(xiàn)的順序隊(duì)列中，front指針指向隊(duì)頭元素，rear指針指向隊(duì)尾元素的下一個(gè)位置。假設(shè)隊(duì)列的最大容量為10，初始時(shí)front=rear=0。進(jìn)行了5次入隊(duì)操作和3次出隊(duì)操作后，隊(duì)列中的元素個(gè)數(shù)是多少？（）A.2B.3C.5D.812、設(shè)計(jì)一個(gè)基于傳感器的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)溫度、濕度、光照強(qiáng)度、PM2.5等環(huán)境參數(shù)，并通過(guò)Wi-Fi將數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)。13、對(duì)于一個(gè)需要快速計(jì)算一個(gè)字符串的所有子串的問(wèn)題，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最有效的？（）A.后綴數(shù)組和相關(guān)算法B.前綴樹(shù)和遍歷C.鏈表和字符串操作D.數(shù)組和循環(huán)14、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(xún)、范圍查詢(xún)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(shù)索引，平衡樹(shù)結(jié)構(gòu)，適用于多種查詢(xún)B.哈希索引，快速等值查詢(xún)，但不支持范圍查詢(xún)C.位圖索引，適合處理布爾值屬性的查詢(xún)D.全文索引，用于文本內(nèi)容的搜索15、在有向圖的最短路徑算法中，迪杰斯特拉算法具有一定的特點(diǎn)。以下關(guān)于迪杰斯特拉算法的描述，錯(cuò)誤的是（）A.它能求出從源點(diǎn)到其他所有頂點(diǎn)的最短路徑B.每次都選擇距離源點(diǎn)最近的未確定最短路徑的頂點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展C.算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(V2)，其中V是頂點(diǎn)的數(shù)量D.該算法不能處理帶有負(fù)權(quán)邊的圖16、設(shè)計(jì)一個(gè)藍(lán)牙音頻傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的音頻無(wú)線傳輸，距離不小于10米，詳細(xì)描述系統(tǒng)方案和編碼算法。17、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，能夠測(cè)量直流電壓并以數(shù)字形式顯示，給出測(cè)量精度和量程。18、根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步協(xié)議，確保節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間一致性。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于D/A轉(zhuǎn)換器的方波信號(hào)發(fā)生器電路，輸出頻率范圍為100Hz-10kHz，占空比可調(diào)。20、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)，采用DS18B20溫度傳感器，能夠通過(guò)液晶顯示屏顯示溫度值，說(shuō)明硬件連接和軟件編程。二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述在具有n個(gè)元素的雙向鏈表中，如何實(shí)現(xiàn)鏈表的逆序操作，并給出具體的算法步驟和代碼實(shí)現(xiàn)。2、（本題5分）論述如何使用線段樹(shù)解決區(qū)間最值更新問(wèn)題，分析其時(shí)間復(fù)雜度。3、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明如何在一個(gè)二叉搜索樹(shù)中刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并保持二叉搜索樹(shù)的性質(zhì)，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼。4、（本題5分）解釋線段樹(shù)在處理區(qū)間最大值和最小值查詢(xún)時(shí)的不同策略。5、（本題5分）在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，解釋線索二叉樹(shù)的概念和作用，說(shuō)明如何構(gòu)建線索二叉樹(shù)，并舉例說(shuō)明其在遍歷中的應(yīng)用。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用AC自動(dòng)機(jī)處理多個(gè)模式字符串在給定文本中的匹配，輸出匹配位置。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在一個(gè)字符串中找出最長(zhǎng)的回文前綴。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)一個(gè)在線游戲的副本通關(guān)記錄信息，支持通關(guān)時(shí)間和成績(jī)的統(tǒng)計(jì)。4、（本題5分）基于樹(shù)狀數(shù)組和線段樹(shù)的組合，設(shè)計(jì)一個(gè)程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)二維整數(shù)矩陣的區(qū)域求和和更新操作。5、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法，對(duì)一個(gè)矩陣進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）一個(gè)在線購(gòu)物車(chē)系統(tǒng)需要管理商品信息，包括商品編號(hào)、商品名稱(chēng)、商品數(shù)量、商品單價(jià)、總價(jià)等。系統(tǒng)要能夠快速計(jì)算購(gòu)物車(chē)總價(jià)、按照商品單價(jià)對(duì)商品進(jìn)行排序、添加商品、修改商品數(shù)量、刪除商品。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供代碼實(shí)現(xiàn)和性能分析。2、（本題10分）某醫(yī)院的病歷管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)患者的病歷信息，包含患者編號(hào)、姓名、性別、年齡、病癥、診斷結(jié)果、治療方案等。系統(tǒng)要支持快速檢索特定患者的病歷、按照病癥的嚴(yán)重程度對(duì)病歷進(jìn)行排序、添加新的病歷、刪除舊病歷以及更新病歷內(nèi)容。請(qǐng)選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)這些功能，包括算法思路和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能評(píng)估。3、（本