湖北汽車工業(yè)學(xué)院科技學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)B》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)B》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、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)計一個簡單的無線充電器，能夠為手機等設(shè)備進行無線充電，給出充電器的電路原理和設(shè)計參數(shù)。2、設(shè)計一個數(shù)字音頻處理中的音頻水印嵌入和提取系統(tǒng)，分析水印的魯棒性和不可感知性。3、基于通信編碼技術(shù)設(shè)計一個糾錯編碼系統(tǒng)，能夠?qū)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)進行編碼和糾錯，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?、設(shè)計一個模擬信號數(shù)字化系統(tǒng)，包括抽樣、量化和編碼模塊，確定合適的抽樣頻率和量化級數(shù)，分析系統(tǒng)性能。5、設(shè)計一個基于FPGA的圖像銳化系統(tǒng)，能夠增強圖像的邊緣和細(xì)節(jié)，說明算法和硬件實現(xiàn)。6、設(shè)計一個基于USB接口的數(shù)據(jù)采集卡，能夠采集模擬信號和數(shù)字信號，并在計算機上進行顯示和分析，給出硬件設(shè)計和驅(qū)動程序開發(fā)。7、設(shè)計一個±5V轉(zhuǎn)±3.3V的DC-DC電源變換電路，輸出電流不小于0.3A，給出原理圖和PCB布局。8、考慮到一個圖的遍歷問題，假設(shè)需要判斷一個圖是否存在環(huán)，并且找出所有的環(huán)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于解決這類問題？（）A.深度優(yōu)先搜索結(jié)合棧B.廣度優(yōu)先搜索結(jié)合隊列C.拓?fù)渑判蚪Y(jié)合棧D.強連通分量算法結(jié)合并查集9、想象一個需要存儲大量學(xué)生成績數(shù)據(jù)，并能夠快速找出最高成績和最低成績的應(yīng)用場景。同時，還需要支持成績的插入和更新操作。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能最為合適？（）A.二叉搜索樹，能快速查找、插入和刪除元素，但平衡情況影響性能B.堆，特別是最大堆和最小堆，能快速獲取最大或最小元素，插入和更新操作相對復(fù)雜C.哈希表，查找特定成績效率高，但不便于直接找出最大和最小成績D.紅黑樹，自平衡的二叉搜索樹，保證了較高的查找和插入效率10、設(shè)計一個數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)糾錯電路，能夠?qū)φ{(diào)制解調(diào)過程中的錯誤進行檢測和糾正，提高通信的可靠性。11、在數(shù)組實現(xiàn)的順序隊列中，front指針指向隊頭元素，rear指針指向隊尾元素的下一個位置。假設(shè)隊列的最大容量為10，初始時front=rear=0。進行了5次入隊操作和3次出隊操作后，隊列中的元素個數(shù)是多少？（）A.2B.3C.5D.812、設(shè)計一個基于傳感器的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測溫度、濕度、光照強度、PM2.5等環(huán)境參數(shù)，并通過Wi-Fi將數(shù)據(jù)上傳到云平臺。13、對于一個需要快速計算一個字符串的所有子串的問題，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最有效的？（）A.后綴數(shù)組和相關(guān)算法B.前綴樹和遍歷C.鏈表和字符串操作D.數(shù)組和循環(huán)14、假設(shè)正在設(shè)計一個數(shù)據(jù)庫的索引結(jié)構(gòu)，需要支持快速的等值查詢、范圍查詢和排序操作。在這種情況下，以下哪種索引結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.B樹索引，平衡樹結(jié)構(gòu)，適用于多種查詢B.哈希索引，快速等值查詢，但不支持范圍查詢C.位圖索引，適合處理布爾值屬性的查詢D.全文索引，用于文本內(nèi)容的搜索15、在有向圖的最短路徑算法中，迪杰斯特拉算法具有一定的特點。以下關(guān)于迪杰斯特拉算法的描述，錯誤的是（）A.它能求出從源點到其他所有頂點的最短路徑B.每次都選擇距離源點最近的未確定最短路徑的頂點進行擴展C.算法的時間復(fù)雜度為O(V2)，其中V是頂點的數(shù)量D.該算法不能處理帶有負(fù)權(quán)邊的圖16、設(shè)計一個藍(lán)牙音頻傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的音頻無線傳輸，距離不小于10米，詳細(xì)描述系統(tǒng)方案和編碼算法。17、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計一個數(shù)字電壓表，能夠測量直流電壓并以數(shù)字形式顯示，給出測量精度和量程。18、根據(jù)通信原理，設(shè)計一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時間同步協(xié)議，確保節(jié)點之間的時間一致性。19、設(shè)計一個基于D/A轉(zhuǎn)換器的方波信號發(fā)生器電路，輸出頻率范圍為100Hz-10kHz，占空比可調(diào)。20、設(shè)計一個數(shù)字溫度計，采用DS18B20溫度傳感器，能夠通過液晶顯示屏顯示溫度值，說明硬件連接和軟件編程。二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述在具有n個元素的雙向鏈表中，如何實現(xiàn)鏈表的逆序操作，并給出具體的算法步驟和代碼實現(xiàn)。2、（本題5分）論述如何使用線段樹解決區(qū)間最值更新問題，分析其時間復(fù)雜度。3、（本題5分）詳細(xì)說明如何在一個二叉搜索樹中刪除一個節(jié)點，并保持二叉搜索樹的性質(zhì)，給出算法步驟和實現(xiàn)代碼。4、（本題5分）解釋線段樹在處理區(qū)間最大值和最小值查詢時的不同策略。5、（本題5分）在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，解釋線索二叉樹的概念和作用，說明如何構(gòu)建線索二叉樹，并舉例說明其在遍歷中的應(yīng)用。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用AC自動機處理多個模式字符串在給定文本中的匹配，輸出匹配位置。2、（本題5分）設(shè)計一個算法，在一個字符串中找出最長的回文前綴。3、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲一個在線游戲的副本通關(guān)記錄信息，支持通關(guān)時間和成績的統(tǒng)計。4、（本題5分）基于樹狀數(shù)組和線段樹的組合，設(shè)計一個程序，實現(xiàn)對一個二維整數(shù)矩陣的區(qū)域求和和更新操作。5、（本題5分）實現(xiàn)一個算法，對一個矩陣進行順時針旋轉(zhuǎn)90度。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一個在線購物車系統(tǒng)需要管理商品信息，包括商品編號、商品名稱、商品數(shù)量、商品單價、總價等。系統(tǒng)要能夠快速計算購物車總價、按照商品單價對商品進行排序、添加商品、修改商品數(shù)量、刪除商品。請設(shè)計合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供代碼實現(xiàn)和性能分析。2、（本題10分）某醫(yī)院的病歷管理系統(tǒng)需要存儲患者的病歷信息，包含患者編號、姓名、性別、年齡、病癥、診斷結(jié)果、治療方案等。系統(tǒng)要支持快速檢索特定患者的病歷、按照病癥的嚴(yán)重程度對病歷進行排序、添加新的病歷、刪除舊病歷以及更新病歷內(nèi)容。請選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說明如何實現(xiàn)這些功能，包括算法思路和代碼實現(xiàn)，以及性能評估。3、（本