北京師范大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁北京師范大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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)計一個正弦波信號發(fā)生器，輸出頻率在100kHz至1GHz連續(xù)可調(diào)，采用鎖相環(huán)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，說明工作原理和硬件設(shè)計。2、設(shè)計一個音頻放大器擴(kuò)展電路，能夠增加放大器的輸出功率和音質(zhì)，并且具有失真檢測功能。3、運(yùn)用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計一個智能工廠的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，滿足生產(chǎn)設(shè)備的高速通信和協(xié)同工作需求。4、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計一個圖書館自助借還書系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖書的自動借閱、歸還和管理。5、設(shè)計一個基于FPGA的UART通信模塊，波特率可設(shè)置，數(shù)據(jù)位、停止位可配置，給出硬件實(shí)現(xiàn)和測試方案。6、設(shè)計一個數(shù)字電視信號的傳輸系統(tǒng)，包括調(diào)制、編碼和發(fā)射模塊，滿足特定的傳輸標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求。7、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個優(yōu)先級隊列，其中元素的優(yōu)先級可以動態(tài)改變。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作組合最適合？（）A.最大堆和堆調(diào)整操作B.最小堆和堆刪除操作C.鏈表和排序操作D.數(shù)組和插入排序操作8、設(shè)計一個基于單片機(jī)的智能灌溉系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度自動控制灌溉設(shè)備的開啟和關(guān)閉。9、設(shè)計一個用于光伏發(fā)電的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制器，給出控制算法和硬件實(shí)現(xiàn)。10、利用射頻技術(shù)設(shè)計一個4G通信模塊，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和語音通信功能。11、設(shè)計一個音頻降噪電路，能夠有效降低環(huán)境噪聲對音頻信號的影響，給出電路設(shè)計和降噪效果測試。12、設(shè)計一個數(shù)字電路中的觸發(fā)器電路，如JK觸發(fā)器，分析其工作特性和時序關(guān)系。13、設(shè)計一個基于數(shù)字圖像處理的目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)，能夠在視頻中實(shí)時跟蹤特定目標(biāo)的運(yùn)動軌跡。14、設(shè)計一個用于醫(yī)療儀器的信號放大器，能夠放大微弱的生理信號，如心電、腦電等，給出電路設(shè)計和噪聲抑制方法。15、設(shè)計一個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。16、設(shè)計一個基于USBType-C接口的電源傳輸系統(tǒng)，支持PD快充協(xié)議，能夠提供不同的電壓和電流輸出，給出硬件設(shè)計和協(xié)議實(shí)現(xiàn)。17、設(shè)計一個正弦波信號發(fā)生器，頻率范圍為10Hz至1MHz，輸出幅度可調(diào)，失真度小于1%，說明電路原理和調(diào)試方法。18、設(shè)計一個音頻濾波器參數(shù)優(yōu)化電路，能夠根據(jù)輸入音頻信號的特點(diǎn)自動優(yōu)化濾波器的參數(shù)，提高音頻質(zhì)量。19、設(shè)計一個簡單的電力線通信系統(tǒng)，能夠在電力線上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，包括調(diào)制解調(diào)電路和通信協(xié)議。20、設(shè)計一個數(shù)字存儲示波器觸發(fā)電路，能夠根據(jù)特定的信號條件觸發(fā)示波器的采樣，提高測量的準(zhǔn)確性。二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)說明如何在一個具有n個元素的數(shù)組中，實(shí)現(xiàn)元素的隨機(jī)排序，分析所使用的算法和時間復(fù)雜度。2、（本題5分）探討在一個具有n個頂點(diǎn)的無向圖中，如何進(jìn)行圖的最小頂點(diǎn)覆蓋問題的求解。3、（本題5分）詳細(xì)說明如何使用并查集解決動態(tài)連通性問題，并分析其時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）解釋如何在一個具有n個元素的數(shù)組中，查找第k小的元素，分析不同算法的實(shí)現(xiàn)思路和時間復(fù)雜度。5、（本題5分）深入解釋在具有n個元素的鏈表中，如何實(shí)現(xiàn)鏈表的合并排序，將兩個有序鏈表合并為一個有序鏈表。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）構(gòu)建一個算法，在一個有向圖中找出最短的有向環(huán)。2、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用克魯斯卡爾算法求一個無向網(wǎng)的最小生成樹。3、（本題5分）使用圖的深度優(yōu)先遍歷和廣度優(yōu)先遍歷算法，設(shè)計一個程序，找出一個復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的所有強(qiáng)連通分量。4、（本題5分）設(shè)計一個基于跳表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)插入、查找和刪除操作。5、（本題5分）設(shè)計一個程序，利用數(shù)組實(shí)現(xiàn)對一組數(shù)據(jù)的快速排序，用戶輸入數(shù)據(jù)后展示排序過程和結(jié)果。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某醫(yī)院的病歷管理系統(tǒng)需要對患者的病歷信息進(jìn)行高效存儲和檢索。病歷信息包括患者編號、姓名、病癥、治療方案、主治醫(yī)師等?？紤]使用B樹或B+樹來存儲這些信息。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）插入一個新的病歷；（2）刪除一個指定的病歷；（3）根據(jù)患者編號快速查找病歷；（4）按病癥對病歷進(jìn)行排序并輸出。分析所設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的性能。2、（本題10分）某物流企業(yè)的貨物跟蹤系統(tǒng)需要記錄貨物的發(fā)貨地、收貨地、運(yùn)輸路徑、當(dāng)前位置、預(yù)計到達(dá)時間等信息。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)時更新貨物運(yùn)輸