湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)》2023-2024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)一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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)基于圖像傳感器的車牌識(shí)別系統(tǒng)，能夠自動(dòng)識(shí)別車牌號(hào)碼，并將識(shí)別結(jié)果進(jìn)行輸出和存儲(chǔ)。2、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻放大器，要求具有一定的增益、低失真和寬頻帶，給出放大器的電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算以及性能測(cè)試方案。3、數(shù)組是一種基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有一定的優(yōu)點(diǎn)和局限性。以下關(guān)于數(shù)組的說(shuō)法，不正確的是：（）A.數(shù)組的元素在內(nèi)存中是連續(xù)存儲(chǔ)的，便于隨機(jī)訪問(wèn)B.數(shù)組的長(zhǎng)度在定義后通常是固定的，不易動(dòng)態(tài)擴(kuò)展C.數(shù)組的插入和刪除操作在元素較多時(shí)，效率較高D.數(shù)組可以用于存儲(chǔ)相同類型的數(shù)據(jù)元素，具有較高的存儲(chǔ)效率4、設(shè)計(jì)一個(gè)光耦隔離的數(shù)字輸入輸出模塊，實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的電氣隔離通信，給出電路參數(shù)和應(yīng)用示例。5、考慮一個(gè)在線游戲排行榜系統(tǒng)，需要實(shí)時(shí)更新玩家的得分和排名，并能夠快速地獲取前幾名玩家的信息。對(duì)于這樣的需求，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的結(jié)合是最恰當(dāng)?shù)?？（）A.快速排序和數(shù)組，實(shí)現(xiàn)得分排序和排名更新B.歸并排序和鏈表，處理玩家得分?jǐn)?shù)據(jù)C.插入排序和棧，更新玩家排名D.堆排序和優(yōu)先隊(duì)列，高效維護(hù)排行榜6、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)，能夠測(cè)量目標(biāo)物體的距離，并顯示測(cè)量結(jié)果，分析其測(cè)量精度和誤差來(lái)源。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于DSP的語(yǔ)音處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音的采集、編碼、解碼和播放，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件算法流程。8、設(shè)計(jì)一個(gè)高頻射頻收發(fā)器電路，工作頻率在2.4GHz，支持藍(lán)牙和ZigBee通信，給出電路結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字濾波器的信號(hào)降噪系統(tǒng)，能夠有效去除輸入信號(hào)中的噪聲，提高信號(hào)質(zhì)量。10、對(duì)于一個(gè)需要頻繁進(jìn)行插入、刪除和查找操作的數(shù)據(jù)集合，假設(shè)數(shù)據(jù)的規(guī)模較大且分布較為隨機(jī)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在平均情況下能夠提供較好的性能？（）A.鏈表B.有序數(shù)組C.哈希表D.棧11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Wi-FiDirect的無(wú)線打印服務(wù)器，支持多種打印機(jī)類型，給出系統(tǒng)架構(gòu)和軟件實(shí)現(xiàn)。12、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字音頻編碼和解碼系統(tǒng)，采用特定的編碼算法，比較編碼前后的音頻質(zhì)量和數(shù)據(jù)壓縮率。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于LTC6804的電池組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)串聯(lián)電池的電壓和溫度，給出硬件電路和軟件算法。14、哈希表是一種用于快速查找的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)哈希函數(shù)將關(guān)鍵字映射到表中的位置。假設(shè)使用一個(gè)簡(jiǎn)單的哈希函數(shù)h(key)=key%10來(lái)存儲(chǔ)一系列整數(shù)：12、22、32、42、52。如果發(fā)生了哈希沖突，采用鏈地址法來(lái)解決。那么查找值為32時(shí)，平均比較次數(shù)大概是多少？（）A.1B.2C.3D.415、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的SPI通信接口模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)與外部設(shè)備的高速數(shù)據(jù)傳輸，給出硬件描述和測(cè)試方法。16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于UWB技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)，定位精度達(dá)到厘米級(jí)，說(shuō)明系統(tǒng)組成和定位算法。17、B樹和B+樹常用于數(shù)據(jù)庫(kù)和文件系統(tǒng)中。假設(shè)我們正在分析一個(gè)B樹的結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于B樹和B+樹的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.B樹的階數(shù)越大，樹的高度越小，查找效率越高B.B+樹的所有葉子節(jié)點(diǎn)通過(guò)指針連接成一個(gè)鏈表，便于范圍查詢C.B樹和B+樹在插入和刪除節(jié)點(diǎn)時(shí)，都需要進(jìn)行分裂和合并操作來(lái)保持樹的結(jié)構(gòu)D.B樹和B+樹只適用于數(shù)據(jù)量較小的情況，對(duì)于大規(guī)模數(shù)據(jù)不適用18、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，棧是一種特殊的線性表，其操作遵循后進(jìn)先出的原則。假設(shè)一個(gè)程序需要對(duì)一系列操作進(jìn)行順序處理，這些操作包括入棧和出棧。如果初始時(shí)棧為空，依次進(jìn)行入棧操作：元素1、2、3，然后進(jìn)行兩次出棧操作。請(qǐng)問(wèn)第二次出棧時(shí)彈出的元素是什么？（）A.1B.2C.3D.棧為空，無(wú)法出棧19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率等參數(shù)的監(jiān)測(cè)和控制。20、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字圖像處理中的目標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出特定目標(biāo)，分析檢測(cè)的準(zhǔn)確率和實(shí)時(shí)性。21、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的差分放大器電路，具有高共模抑制比和低噪聲特性。22、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32的無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)飛行姿態(tài)控制和導(dǎo)航功能，提供系統(tǒng)的硬件組成和控制算法。23、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D.字典樹結(jié)合貪心算法24、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的污水處理廠曝氣池控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)曝氣強(qiáng)度和時(shí)間的精確控制。25、設(shè)計(jì)一個(gè)通信系統(tǒng)復(fù)用設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)分復(fù)用、頻分復(fù)用或波分復(fù)用功能，分析復(fù)用效率和資源利用率。二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）在一個(gè)鏈表中，如何查找鏈表的中間結(jié)點(diǎn)？2、（本題5分）深入分析在一個(gè)具有n個(gè)元素的順序表中，如何進(jìn)行歸并排序，并分析其空間復(fù)雜度。3、（本題5分）深入解釋在具有n個(gè)頂點(diǎn)和e條邊的無(wú)向圖中，如何使用弗洛伊德（Floyd）算法求解所有頂點(diǎn)對(duì)之間的最短路徑，并分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，闡述如何使用配對(duì)堆進(jìn)行優(yōu)先隊(duì)列操作，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其性能優(yōu)勢(shì)和適用場(chǎng)景。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）使用隊(duì)列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一個(gè)銀行排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)，模擬客戶的排隊(duì)和服務(wù)過(guò)程。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，用于管理一個(gè)圖書館的讀者逾期未還圖書提醒系統(tǒng)，及時(shí)提醒讀者歸還圖書。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)哈夫曼編碼系統(tǒng)，對(duì)給定的字符及其出現(xiàn)頻率進(jìn)行編碼和解碼，計(jì)算編碼后的平均碼長(zhǎng)。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，判斷給定的無(wú)向圖是否連通，若連通，輸出其連通分量的個(gè)數(shù)。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用插入排序算法對(duì)一個(gè)鏈表進(jìn)行排序。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某電商平臺(tái)的商品推薦系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的瀏覽和購(gòu)買歷史為用戶推薦商品。系統(tǒng)需要存儲(chǔ)用戶的行為數(shù)據(jù)，包括用戶編號(hào)、商品編號(hào)、瀏覽時(shí)間、購(gòu)買時(shí)間等。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠快速分析用戶行為，為用戶生成個(gè)性化的商品推薦，并給出代碼實(shí)現(xiàn)和性能評(píng)估。2、（本題10分）一個(gè)電影票務(wù)系統(tǒng)需要存儲(chǔ)電影場(chǎng)次信息，如場(chǎng)次編號(hào)、電影名稱、放映時(shí)間、影廳號(hào)、剩余座位數(shù)等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定場(chǎng)次、按照剩余座位數(shù)對(duì)場(chǎng)次進(jìn)行排序、新增場(chǎng)次、刪除已結(jié)束場(chǎng)次以及修改場(chǎng)次的剩余座位數(shù)。請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