湖北工程學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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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)光通信中的摻鉺光纖放大器（EDFA）驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)EDFA的穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)和增益控制。2、利用射頻技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線(xiàn)充電器，能夠?yàn)樘囟ㄔO(shè)備進(jìn)行高效的無(wú)線(xiàn)充電，分析充電效率和安全性。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于無(wú)線(xiàn)通信模塊的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電表、水表、氣表數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集。4、設(shè)計(jì)一個(gè)電子琴電路，能夠產(chǎn)生不同音符的聲音，具有音量調(diào)節(jié)、音色選擇等功能。5、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線(xiàn)充電器電路，能夠?yàn)槭謾C(jī)、平板電腦等設(shè)備進(jìn)行無(wú)線(xiàn)充電，充電功率為5W。6、運(yùn)用通信網(wǎng)絡(luò)原理，設(shè)計(jì)一個(gè)智能倉(cāng)儲(chǔ)物流的無(wú)線(xiàn)定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)貨物和搬運(yùn)設(shè)備的精確定位。7、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字電壓表，能夠測(cè)量0-50V的直流電壓，精度達(dá)到0.1V，并用液晶顯示屏顯示測(cè)量結(jié)果。8、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能評(píng)估中，除了時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，還有其他指標(biāo)。關(guān)于這些評(píng)估指標(biāo)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.平均查找長(zhǎng)度常用于評(píng)估查找算法的性能B.算法的穩(wěn)定性也是一個(gè)重要的評(píng)估指標(biāo)，特別是在排序算法中C.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的可維護(hù)性和可讀性在實(shí)際應(yīng)用中通常不重要D.對(duì)于特定的應(yīng)用場(chǎng)景，還需要考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與其他部分的集成和協(xié)作效率9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于CPLD的脈沖寬度調(diào)制（PWM）發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)可調(diào)占空比的PWM信號(hào)輸出，給出電路設(shè)計(jì)和性能測(cè)試。10、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包過(guò)濾系統(tǒng)，需要根據(jù)數(shù)據(jù)包的源地址、目的地址、協(xié)議類(lèi)型等信息進(jìn)行快速的過(guò)濾和處理。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合最適合實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的高效過(guò)濾？（）A.決策樹(shù)和分類(lèi)算法B.位圖和位運(yùn)算C.圖和最短路徑算法D.數(shù)組和遍歷算法11、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)高效的字符串匹配算法，能夠在一個(gè)長(zhǎng)文本中快速找到給定的模式字符串的所有出現(xiàn)位置。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合是常見(jiàn)的解決方案？（）A.KMP算法結(jié)合數(shù)組B.暴力匹配算法結(jié)合鏈表C.后綴樹(shù)D.字典樹(shù)結(jié)合貪心算法12、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于農(nóng)業(yè)的土壤濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)土壤濕度并自動(dòng)控制灌溉設(shè)備。13、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)，采用等精度測(cè)量法，測(cè)量范圍為10Hz至100MHz，給出系統(tǒng)方案和誤差分析。14、設(shè)計(jì)一個(gè)圖像處理中的邊緣檢測(cè)算法，并在實(shí)際圖像上進(jìn)行測(cè)試和優(yōu)化，分析算法的復(fù)雜度和準(zhǔn)確性。15、設(shè)計(jì)一個(gè)具有溫度補(bǔ)償功能的電容式傳感器測(cè)量電路，提高測(cè)量精度，給出電路設(shè)計(jì)和溫度補(bǔ)償算法。16、想象一個(gè)游戲中的怪物刷新系統(tǒng)，怪物需要在不同的地點(diǎn)按照一定的時(shí)間間隔刷新。需要一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理怪物的刷新時(shí)間和地點(diǎn)信息，并能夠快速判斷下一個(gè)即將刷新的怪物。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能最合適？（）A.堆，特別是最小堆，能夠快速獲取最小的刷新時(shí)間B.鏈表，便于插入和刪除，但查找最小時(shí)間效率低C.數(shù)組，存儲(chǔ)固定數(shù)量的怪物信息，不便于動(dòng)態(tài)管理刷新D.樹(shù)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)于簡(jiǎn)單的刷新管理可能過(guò)于復(fù)雜17、在一個(gè)算法中，需要快速找到一組數(shù)中的最大值和最小值。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合能夠以最少的比較次數(shù)完成這個(gè)任務(wù)？（）A.有序數(shù)組和遍歷B.鏈表和遍歷C.二叉搜索樹(shù)和中序遍歷D.堆和堆操作18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電二極管和運(yùn)放的光功率測(cè)量系統(tǒng)，能夠測(cè)量不同波長(zhǎng)的光功率。19、設(shè)計(jì)一個(gè)用于工業(yè)自動(dòng)化的編碼器接口電路，能夠接收增量式編碼器和絕對(duì)式編碼器的信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)供控制器處理，給出電路設(shè)計(jì)和信號(hào)處理方法。20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Arduino的智能環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠根據(jù)室內(nèi)溫度、濕度和CO2濃度自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)、加濕器和通風(fēng)設(shè)備。二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）對(duì)于一個(gè)用鏈表實(shí)現(xiàn)的隊(duì)列，如何實(shí)現(xiàn)隊(duì)列的清空操作，分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）闡述后綴樹(shù)在模式識(shí)別中的應(yīng)用和相關(guān)算法。3、（本題5分）闡述二叉樹(shù)的定義、性質(zhì)和遍歷方式（前序、中序、后序），并說(shuō)明每種遍歷方式的應(yīng)用場(chǎng)景。4、（本題5分）描述二叉樹(shù)的遍歷算法在二叉樹(shù)的序列化和反序列化中的應(yīng)用。5、（本題5分）解釋什么是塊狀鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，說(shuō)明其特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景，并闡述如何進(jìn)行插入和刪除操作。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)算法，在一個(gè)字符串中找出最長(zhǎng)的不重復(fù)子串。2、（本題5分）使用鏈表和Prim算法，設(shè)計(jì)一個(gè)程序，為一個(gè)物流配送中心規(guī)劃最優(yōu)的貨物配送路線(xiàn)。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)哈希表程序，采用鏈地址法的優(yōu)化版本處理哈希沖突，提高性能并展示操作過(guò)程和結(jié)果。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用伸展樹(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，用圖結(jié)構(gòu)表示計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)和最短恢復(fù)路徑規(guī)劃。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）一個(gè)學(xué)校的選課系統(tǒng)需要管理課程和學(xué)生的選課信息，包括課程編號(hào)、課程名稱(chēng)、授課教師、選課學(xué)生名單等。系統(tǒng)要支持快速查找特定課程的選課情況、按照選課人數(shù)對(duì)課程進(jìn)行排序、學(xué)生選課和退課操作。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）某在線(xiàn)游戲的排行榜系統(tǒng)需要記錄玩家的得分和排名，并能夠?qū)崟r(shí)更新