中北大學《數據管理原理與技術》2023-2024學年第一學期期末試卷

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2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、設計一個音頻放大器功率擴展電路，能夠增加放大器的輸出功率，滿足更大功率的音頻播放需求。2、設計一個音頻濾波器自動切換電路，能夠根據輸入音頻信號的類型自動切換不同的濾波器，提高音頻處理效果。3、考慮用數據結構來實現一個表達式求值的算法，例如計算中綴表達式的值。以下哪種數據結構組合可能是最有效的（）A.棧和隊列B.棧和二叉樹C.隊列和哈希表D.棧和鏈表4、設計一個基于ADC和DAC的模擬信號采集與回放系統，能夠對音頻范圍內的模擬信號進行采集、數字化處理和回放，給出系統架構和性能指標分析。5、設計一個數字電壓表擴展電路，能夠增加電壓表的測量范圍和精度，并且具有自動量程切換功能。6、設計一個基于PLC的食品加工生產線控制系統，能夠實現食品的加工、包裝、質量檢測等環(huán)節(jié)的自動化控制。7、運用通信網絡原理，設計一個智能倉儲物流的無線定位系統，實現貨物和搬運設備的精確定位。8、設計一個基于音頻功率放大器芯片的音響系統，輸出功率不小于50W，具備高低音調節(jié)功能。9、設計一個音頻功率放大器，要求在一定負載下輸出較大功率，且具有良好的音質，提供電路設計和性能測試。10、考慮一個航班預訂系統，需要存儲不同航班的信息，包括航班號、起降時間、座位數量等，并能夠快速地根據航班號、起降地點等條件進行查詢和預訂操作。在這種情況下，以下哪種數據結構和算法的組合可能是最優(yōu)的？（）A.二分查找算法和二叉搜索樹B.哈希表和線性探測解決沖突C.冒泡排序和鏈表D.選擇排序和數組11、利用數字邏輯電路設計一個數據選擇器和分配器，能夠根據控制信號選擇和分配輸入數據。12、在排序算法的穩(wěn)定性方面，插入排序是一種穩(wěn)定的排序算法。這意味著在排序過程中（）A.相同元素的相對順序不會改變B.排序速度較快C.不需要額外的存儲空間D.以上都不是13、設計一個基于無線通信技術的智能農業(yè)環(huán)境監(jiān)測與灌溉控制系統，實現精準農業(yè)管理。14、設計一個數字電路中同步時序電路和異步時序電路的性能比較系統，分析在不同應用場景下的優(yōu)劣。15、設計一個基于單片機的智能灌溉系統，能夠根據土壤濕度自動控制灌溉設備的開啟和關閉。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋什么是Trie樹的空間優(yōu)化方法。2、（本題5分）對于一個具有n個元素的數組，如何使用插入排序算法進行降序排序？3、（本題5分）詳細闡述如何將一個有序鏈表轉換為平衡二叉搜索樹，給出具體的算法步驟。4、（本題5分）詳細闡述計數排序的局限性和適用條件。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一家電商平臺的物流跟蹤系統需要記錄包裹的運輸軌跡，包括包裹單號、運輸節(jié)點、到達時間、運輸狀態(tài)。請設計數據結構來存儲運輸軌跡數據，能夠快速查詢包裹的當前位置、歷史軌跡、預計到達時間，并統計不同運輸節(jié)點的處理效率。2、（本題5分）一個在線游戲的排行榜系統需要記錄玩家的游戲得分、排名、游戲時長等信息。設計數據結構來實時更新排行榜，支持按得分、排名、游戲時長等條件進行排序和查詢，能夠處理玩家得分變化時的排名調整。3、（本題5分）某餐廳的菜單管理系統需要存儲菜品信息，如菜品編號、菜品名稱、菜品價格、菜品分類、銷量等。系統要實現快速查找特定菜品、按照銷量對菜品進行排序、新增菜品、修改菜品信息以及刪除菜品。請確定合適的數據結構，并詳細闡述算法和代碼實現，同時討論性能優(yōu)化方法。4、（本題5分）一個在線心理咨詢平臺需要管理咨詢師信息、咨詢案例、用戶問題和咨詢記錄等。設計一種數據結構來存儲這些信息，支持咨詢師的注冊和信息管理，咨詢案例的分類和存儲，用戶問題的提交和咨詢記錄的保存，并能夠保護用戶隱私和提供咨詢效果的評估。5、（本題5分）某公司的人力資源管理系統需要存儲員工的培訓記錄，如員工編號、培訓課程、培訓時間、培訓成績等。系統要能夠快速查找特定員工的培訓記錄、按照培訓成績對員工進行排序、新增培訓記錄、修改培訓信息、刪除無效記錄。請設計合理的數據結構和算法，并提供代碼實現和性能分析。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設計一個程序，使用迪杰斯特拉算法求解給定有向圖中某一頂點到其他頂點的最短路徑，并輸出路徑和距離。2、（本題10分）設計一個程序，利用可持久化數據結構實現對一個整數序列的歷史版本查詢功能。3、（本題10分）設計一個程序，使用合適的