重慶電信職業(yè)學院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2023-2024學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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(shè)計一個具有故障診斷功能的電源系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測電源狀態(tài)并診斷故障，給出系統(tǒng)設(shè)計和診斷算法。2、設(shè)計一個基于藍牙Mesh技術(shù)的智能照明控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對多個燈具的分組控制和場景切換。3、設(shè)計一個簡單的無線遙控系統(tǒng)，控制距離不小于50米，能夠?qū)崿F(xiàn)對多個設(shè)備的開關(guān)控制，說明系統(tǒng)組成和編碼方式。4、設(shè)計一個數(shù)字通信系統(tǒng)差錯控制編碼的仿真模型，分析不同編碼方式在不同信道條件下的性能。5、設(shè)計一個用于雷達測距的收發(fā)電路，能夠測量目標距離并顯示，給出射頻電路設(shè)計和信號處理算法。6、對于有向圖，其拓撲排序是一種重要的操作。以下關(guān)于拓撲排序的描述，錯誤的是（）A.結(jié)果不一定唯一B.可以用于判斷有向圖是否存在環(huán)C.若存在環(huán)，則無法進行拓撲排序D.拓撲排序的結(jié)果是一個有序的節(jié)點序列，反映了節(jié)點之間的先后關(guān)系7、對一組數(shù)據(jù)進行排序，以下哪種排序算法在最壞情況下的時間復雜度最低？（）A.冒泡排序B.插入排序C.選擇排序D.歸并排序8、設(shè)計一個基于運放的差分放大器電路，增益為50倍，共模抑制比不小于100dB，輸入阻抗不小于100kΩ。9、假設(shè)要實現(xiàn)一個緩存系統(tǒng)，當緩存滿時需要刪除最近最少使用的元素。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以有效地支持這種操作？（）A.鏈表B.哈希表C.棧D.LRU緩存（使用雙向鏈表和哈希表）10、設(shè)計一個基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)，實現(xiàn)圖像的邊緣檢測和增強功能，給出硬件設(shè)計和仿真結(jié)果。11、設(shè)計一個低通濾波器，采用橢圓濾波器設(shè)計，截止頻率為200Hz，通帶波紋和阻帶衰減滿足特定要求，給出電路參數(shù)和性能分析。12、設(shè)計一個基于運算放大器的正弦波振蕩器，能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的正弦波信號，頻率和幅度可調(diào)。13、假設(shè)要實現(xiàn)一個可以動態(tài)調(diào)整大小的有序數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且支持高效的插入、刪除和查找操作，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.平衡二叉搜索樹，如AVL樹或紅黑樹，能保持平衡，操作效率高B.鏈表，插入和刪除方便，但查找效率低C.數(shù)組，動態(tài)調(diào)整大小復雜，且插入和刪除操作可能導致大量元素移動D.棧，不符合有序和動態(tài)調(diào)整的要求14、運用數(shù)字信號處理技術(shù)，設(shè)計一個數(shù)字音頻均衡器，用戶可以根據(jù)自己的喜好調(diào)整不同頻段的音量。15、設(shè)計一個圖像處理中的顏色空間轉(zhuǎn)換模塊，能夠在不同顏色模型之間進行準確轉(zhuǎn)換，進行誤差分析。16、設(shè)計一個基于FPGA的高速數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的數(shù)據(jù)寫入和讀取，給出硬件設(shè)計和存儲性能測試。17、設(shè)計一個基于FPGA的圖像壓縮系統(tǒng)，能夠?qū)斎氲膱D像進行有損壓縮，壓縮比不小于10:1。18、在選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，需要考慮多種因素。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇的考慮因素，哪一項是不正確的？（）A.數(shù)據(jù)的規(guī)模和操作的頻繁程度會影響數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇B.對數(shù)據(jù)的訪問方式（如隨機訪問、順序訪問）也是選擇的重要因素C.空間效率通常比時間效率更重要，應(yīng)優(yōu)先考慮節(jié)省存儲空間D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的可擴展性和靈活性在某些情況下也需要納入考慮19、設(shè)計一個數(shù)字通信中的多載波調(diào)制（OFDM）系統(tǒng)，分析峰均比和抗多徑性能。20、哈希表是一種高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于哈希表的描述，不正確的是：（）A.哈希表通過哈希函數(shù)將關(guān)鍵字映射到存儲位置B.哈希表的查找、插入和刪除操作的平均時間復雜度都接近O(1)C.哈希沖突是指不同的關(guān)鍵字映射到了相同的存儲位置D.哈希表不需要處理哈希沖突21、設(shè)計一個簡單的數(shù)字鎖相放大器，能夠從噪聲中提取微弱信號，給出電路設(shè)計和性能指標。22、設(shè)計一個基于FPGA的交通信號燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的時間段和車流量自動調(diào)整信號燈的時長，實現(xiàn)智能化交通控制。23、設(shè)計一個基于藍牙4.2技術(shù)的智能手環(huán)，能夠監(jiān)測運動數(shù)據(jù)（如步數(shù)、距離、消耗卡路里等）和睡眠質(zhì)量。24、運用集成電路設(shè)計技術(shù)，設(shè)計一款低功耗的數(shù)字時鐘芯片，具備時分秒顯示、定時功能以及低電壓工作模式。25、設(shè)計一個基于單片機的智能路燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境光照強度自動調(diào)節(jié)路燈的亮度，實現(xiàn)節(jié)能控制。26、設(shè)計一個無線遙控器智能學習電路，能夠?qū)W習其他遙控器的編碼，實現(xiàn)一個遙控器控制多個設(shè)備。27、設(shè)計一個用于智能手機的充電管理電路，支持快充和普通充電模式，具備過壓、過流和過熱保護功能，闡述電路原理和芯片選型。28、隊列也是一種特殊的線性表，遵循先進先出的原則。在實際應(yīng)用中，隊列常用于（）A.操作系統(tǒng)的作業(yè)調(diào)度B.圖的廣度優(yōu)先搜索算法C.緩存數(shù)據(jù)的管理D.以上都是29、利用電力電子技術(shù)設(shè)計一個充電樁控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對電動汽車的充電管理和保護功能。30、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計一個密碼鎖控制系統(tǒng)，通過輸入正確的密碼實現(xiàn)開鎖，具有錯誤輸入報警功能。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某高校的課程管理系統(tǒng)需要對課程的選課信息進行處理。選課信息包括課程編號、課程名稱、授課教師、選課學生名單等。這些信息以隊列和棧的組合形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）按照選課先后順序輸出選課學生名單；（2）撤銷某個學生的選課；（3）統(tǒng)計每門課程的選課人數(shù)；（4）調(diào)整選課順序，將優(yōu)先選課的學生排在前面。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。2、（本題5分）某電商直播平臺需要記錄主播的信息、直播時間、商品銷售數(shù)據(jù)和觀眾互動情況。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來支持平臺的運營分析和主播管理。3、（本題5分）一個在線論壇需要管理帖子的主題、內(nèi)容、作者、發(fā)布時間和回復信息。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織這些數(shù)據(jù)，方便用戶瀏覽、搜索和回復帖子。4、（本題5分）一個在線訂餐平臺的廚房管理系統(tǒng)需要記錄菜品制作進度、廚師分配和出餐時間。菜品制作進度包括進度ID、菜品ID、制作階段、完成時間，廚師分配包括分配ID、菜品ID、廚師ID，出餐時間包括出餐ID、菜品ID、時間。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理廚房數(shù)據(jù)，實現(xiàn)菜品制作的監(jiān)控、廚師工作的合理安排、出餐時間的準確預測，并優(yōu)化廚房工作流程。5、（本題5分）一個學校的學生成績管理系統(tǒng)需要記錄學生的成績信息，包括學生學號、姓名、課程名稱、成績等。系統(tǒng)要支持快速查找特定學生的某門課程成績、按照成績對學生進行排名、新增學生成績記錄、刪除學生成績記錄以及修改成績。請選擇適當?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細闡述如何實現(xiàn)這些功能，包括算法和代碼，以及性能的考量。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細說明如何在一個有序鏈表中查找兩個節(jié)點值之和等于給定值的節(jié)點對。2、（本題5分）詳細闡述B樹中如何處理節(jié)點的刪除導致下溢的情況。3、（本題5分）解釋如何對一個二叉樹進行層次遍歷，給出算法步驟和實現(xiàn)代碼。4、（本題5分）詳細論述在利用堆進行優(yōu)先隊列操作時，如何實現(xiàn)插入元素和取出最大（?。┰氐墓δ?，并分析其時間復雜度。5、（本題5分）