鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)驗(yàn)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)驗(yàn)》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、在一個(gè)圖像處理程序中，需要對(duì)圖像的像素進(jìn)行頻繁的操作和存儲(chǔ)。如果圖像是一個(gè)二維的灰度圖像，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合存儲(chǔ)像素值的？（）A.二維數(shù)組，直觀表示圖像像素B.鏈表數(shù)組，每個(gè)鏈表存儲(chǔ)一行像素C.二叉樹(shù)，按照像素值大小存儲(chǔ)D.哈希表，通過(guò)像素坐標(biāo)映射值2、二叉搜索樹(shù)是一種特殊的二叉樹(shù)，在查找和操作上具有一定的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于二叉搜索樹(shù)的特點(diǎn)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.左子樹(shù)上所有節(jié)點(diǎn)的值均小于根節(jié)點(diǎn)的值，右子樹(shù)上所有節(jié)點(diǎn)的值均大于根節(jié)點(diǎn)的值B.中序遍歷二叉搜索樹(shù)可以得到一個(gè)有序的序列C.插入、刪除和查找操作在平均情況下的時(shí)間復(fù)雜度均為O(logn)，其中n是節(jié)點(diǎn)數(shù)量D.二叉搜索樹(shù)一定是平衡的，即左右子樹(shù)的高度差不超過(guò)13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能垃圾桶，當(dāng)垃圾裝滿時(shí)自動(dòng)發(fā)送信號(hào)通知清理。4、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)多功能電路，能夠同時(shí)測(cè)量頻率、周期、占空比等參數(shù)，并且具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和打印功能。5、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，采用Zigbee技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信，描述系統(tǒng)的硬件組成和軟件流程。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像識(shí)別系統(tǒng)，能夠識(shí)別簡(jiǎn)單的物體和形狀，給出硬件設(shè)計(jì)和算法流程。7、根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字音樂(lè)合成器，能夠生成各種樂(lè)器的聲音和音樂(lè)旋律。8、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的無(wú)線通信收發(fā)系統(tǒng)，工作在特定頻段，采用合適的調(diào)制解調(diào)方式，實(shí)現(xiàn)短距離的數(shù)據(jù)傳輸，并分析其性能。9、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)。10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的高速數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)，支持AES或RSA加密算法，給出硬件實(shí)現(xiàn)和性能分析。11、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12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)放的音頻前置放大器，具有高輸入阻抗、低噪聲和一定的增益，用于提升音頻信號(hào)質(zhì)量。13、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理中IIR濾波器和FIR濾波器的性能比較方案，在相同條件下分析濾波效果和資源消耗。14、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)斎雸D像進(jìn)行灰度化、濾波、邊緣檢測(cè)等基本操作，顯示處理結(jié)果。15、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)。16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙5.0技術(shù)的無(wú)線音頻傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的音頻數(shù)據(jù)傳輸，給出系統(tǒng)的性能測(cè)試結(jié)果。17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的語(yǔ)音降噪系統(tǒng)，能夠有效降低環(huán)境噪聲對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的影響，提高語(yǔ)音質(zhì)量。18、動(dòng)態(tài)數(shù)組是一種可以動(dòng)態(tài)調(diào)整大小的數(shù)組。以下關(guān)于動(dòng)態(tài)數(shù)組的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.動(dòng)態(tài)數(shù)組可以根據(jù)需要自動(dòng)增加或減少存儲(chǔ)空間B.動(dòng)態(tài)數(shù)組在插入元素時(shí)可能需要重新分配內(nèi)存C.動(dòng)態(tài)數(shù)組的實(shí)現(xiàn)通常基于靜態(tài)數(shù)組D.動(dòng)態(tài)數(shù)組的性能一定優(yōu)于靜態(tài)數(shù)組19、使用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)一個(gè)音頻放大器電路，能夠?qū)⑤斎氲奈⑷跻纛l信號(hào)進(jìn)行放大，同時(shí)具有一定的帶寬和低失真度，給出詳細(xì)的電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算。20、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器，采用甲類(lèi)放大方式，在8Ω負(fù)載下輸出功率不小于10W，給出電路設(shè)計(jì)和熱設(shè)計(jì)。21、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能小車(chē)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)小車(chē)的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、調(diào)速等功能，并具備避障功能。22、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻濾波器參數(shù)優(yōu)化電路，能夠根據(jù)輸入音頻信號(hào)的特點(diǎn)自動(dòng)優(yōu)化濾波器的參數(shù)，提高音頻質(zhì)量。23、設(shè)計(jì)一個(gè)溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析與預(yù)警電路，能夠?qū)囟葌鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)溫度異常時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)。24、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，棧是一種特殊的線性表，遵循先進(jìn)后出的原則。假設(shè)一個(gè)程序需要對(duì)一系列操作進(jìn)行逆序處理，例如計(jì)算表達(dá)式的值或者實(shí)現(xiàn)函數(shù)調(diào)用的嵌套。以下哪種應(yīng)用場(chǎng)景最適合使用棧這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（）A.按照優(yōu)先級(jí)對(duì)任務(wù)進(jìn)行排序B.存儲(chǔ)一組無(wú)序的整數(shù)并進(jìn)行快速查找C.模擬瀏覽器的前進(jìn)和后退功能D.實(shí)現(xiàn)一個(gè)優(yōu)先隊(duì)列25、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的正弦波振蕩器電路，輸出頻率為1kHz，幅度穩(wěn)定。26、跳表是一種基于鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。關(guān)于跳表的特點(diǎn)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.跳表通過(guò)在鏈表中增加多層索引來(lái)提高查找效率B.插入和刪除操作在平均情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)C.跳表的空間復(fù)雜度比普通鏈表高，但低于平衡二叉搜索樹(shù)D.跳表的性能不受數(shù)據(jù)分布的影響，始終保持較好的查找效率27、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)，采用計(jì)數(shù)法和測(cè)周期法相結(jié)合，測(cè)量范圍為1Hz至100MHz，給出系統(tǒng)方案和誤差分析。28、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬乘法器的乘法型數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），分析其性能和誤差。29、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的無(wú)線充電系統(tǒng)，輸出功率為5W，充電效率不低于70%，能夠?yàn)槭謾C(jī)等設(shè)備進(jìn)行無(wú)線充電。30、設(shè)計(jì)一個(gè)基于編碼器和驅(qū)動(dòng)器的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，能夠精確控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）假設(shè)一個(gè)在線投票系統(tǒng)需要記錄投票主題、選項(xiàng)和投票人的投票情況。投票主題包括主題ID、主題名稱(chēng)、開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間，選項(xiàng)包括選項(xiàng)ID、主題ID、選項(xiàng)內(nèi)容，投票情況包括投票人ID、主題ID、選項(xiàng)ID。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，能夠快速統(tǒng)計(jì)每個(gè)選項(xiàng)的票數(shù)、查詢投票結(jié)果、防止重復(fù)投票，并在投票結(jié)束后生成投票報(bào)告。2、（本題5分）某醫(yī)院的藥品庫(kù)存管理系統(tǒng)需要對(duì)藥品的種類(lèi)、數(shù)量和有效期進(jìn)行管理。藥品信息包括藥品編號(hào)、名稱(chēng)、數(shù)量、有效期等。這些信息以哈希桶的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢某種藥品的庫(kù)存數(shù)量和有效期；（2）藥品入庫(kù)時(shí)添加信息；（3）藥品過(guò)期時(shí)刪除信息；（4）統(tǒng)計(jì)即將過(guò)期的藥品數(shù)量。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）一個(gè)在線游戲的玩家信息管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)玩家的信息，如玩家編號(hào)、玩家昵稱(chēng)、游戲等級(jí)、游戲積分、在線狀態(tài)等。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)快速查找特定玩家、按照游戲積分對(duì)玩家進(jìn)行排名、新增玩家、刪除玩家以及更新玩家的在線狀態(tài)和游戲等級(jí)。請(qǐng)確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說(shuō)明算法和代碼實(shí)現(xiàn)，同時(shí)討論性能優(yōu)化策略。4、（本題5分）一個(gè)在線家居設(shè)計(jì)平臺(tái)需要存儲(chǔ)家具模型、用戶設(shè)計(jì)方案和材料清單。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)方便用戶設(shè)計(jì)和修改方案，并生成報(bào)價(jià)單。5、（本題5分）某電商平臺(tái)的促銷(xiāo)活動(dòng)規(guī)則管理系統(tǒng)需要定義不同的促銷(xiāo)活動(dòng)類(lèi)型、適用商品、優(yōu)惠條件、活動(dòng)時(shí)間等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)和管理促銷(xiāo)活動(dòng)規(guī)則，支持活動(dòng)的創(chuàng)建、修改、刪除和查詢，能夠準(zhǔn)確計(jì)算商品在活動(dòng)中的優(yōu)惠價(jià)格。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋在一個(gè)具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的有向無(wú)環(huán)圖中，如何計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的入度和出度。2、（本題5分）詳細(xì)闡述如何在一個(gè)圖中使用深度優(yōu)先搜索計(jì)算頂點(diǎn)的連通度。3、（本題5分）解釋什么是桶排序數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，說(shuō)明其原理和應(yīng)用場(chǎng)景，并闡述如何進(jìn)行排序操作。4、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的有向圖中，如何判斷圖中是否存在環(huán)