長春工業(yè)大學人文信息學院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2021-2022學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁長春工業(yè)大學人文信息學院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》

2021-2022學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、設計一個具有電源管理功能的集成電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對不同電源軌的監(jiān)控和控制，給出電路設計和功能驗證。2、設計一個具有自動校準功能的模擬信號采集系統(tǒng)，提高采集精度，給出系統(tǒng)的設計方案和校準算法。3、設計一個基于數(shù)字圖像處理的車牌識別停車場管理系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛的自動識別和出入管理。4、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇中，需要考慮時間復雜度、空間復雜度和操作的便捷性等因素。以下情況中，優(yōu)先選擇數(shù)組而不是鏈表的是（）A.頻繁進行插入和刪除操作B.事先不知道數(shù)據(jù)的規(guī)模大小C.需要快速隨機訪問元素D.內(nèi)存空間有限5、設計一個簡單的數(shù)字音頻解碼器，能夠解碼常見的音頻格式如MP3、WAV等，給出硬件設計和解碼算法。6、設計一個基于FPGA的圖像邊緣檢測系統(tǒng)，能夠?qū)斎氲幕叶葓D像進行實時邊緣檢測，采用Sobel算子，給出硬件架構(gòu)和Verilog代碼實現(xiàn)。7、設計一個基于FPGA的圖像濾波系統(tǒng)，實現(xiàn)中值濾波、均值濾波等功能，去除圖像噪聲。8、設計一個太陽能熱水器控制器電路，能夠根據(jù)水溫自動控制加熱和保溫，并且具有水位顯示和缺水報警功能。9、設計一個基于單片機的溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r采集環(huán)境溫度，當溫度超過設定閾值時，啟動相應的降溫或升溫設備。10、設計一個簡單的數(shù)字圖像去噪系統(tǒng)，能夠有效去除圖像中的噪聲，給出系統(tǒng)設計和去噪效果分析。11、設計一個基于數(shù)字信號處理的語音合成系統(tǒng)，能夠?qū)⑽谋巨D(zhuǎn)換為自然流暢的語音。12、設計一個模擬集成電路中的反饋放大器，實現(xiàn)特定的增益和帶寬要求，分析反饋對穩(wěn)定性的影響。13、設計一個基于FPGA的圖像銳化系統(tǒng)，能夠增強圖像的邊緣和細節(jié)，說明算法和硬件實現(xiàn)。14、設計一個基于ARM的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對生產(chǎn)設備的監(jiān)控和控制，描述系統(tǒng)架構(gòu)和軟件界面。15、設計一個數(shù)字示波器探頭電路，能夠?qū)⑤斎胄盘栟D(zhuǎn)換為適合示波器測量的信號，并且具有衰減和補償功能。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細說明在堆排序中，如何從無序數(shù)組構(gòu)建初始堆，以及排序過程中的調(diào)整操作。2、（本題5分）詳細闡述B樹中節(jié)點的分裂和合并操作，以及如何保證樹的平衡性和查找性能。3、（本題5分）對于一個具有n個頂點的有向圖，如何使用拓撲排序算法判斷是否存在多個合法的拓撲序列？4、（本題5分）什么是二叉搜索樹的平衡？為什么要保持二叉搜索樹的平衡？有哪些平衡二叉樹的算法？三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某電商平臺的優(yōu)惠券發(fā)放系統(tǒng)需要對優(yōu)惠券的類型、面額、使用條件和發(fā)放記錄進行管理。優(yōu)惠券信息包括優(yōu)惠券編號、類型、面額、使用條件、發(fā)放記錄等?？紤]使用十字鏈表來存儲這些信息。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）查詢某種類型優(yōu)惠券的剩余數(shù)量；（2）為用戶發(fā)放優(yōu)惠券并記錄；（3）用戶使用優(yōu)惠券時進行核銷；（4）統(tǒng)計不同面額優(yōu)惠券的發(fā)放比例。分析所設計算法的時間復雜度和空間復雜度。2、（本題5分）某城市的公交路線管理系統(tǒng)需要存儲公交路線的信息，如路線編號、起點站、終點站、途經(jīng)站點、發(fā)車時間等。系統(tǒng)要實現(xiàn)快速查找特定路線、按照路線長度對路線進行排序、新增和刪除路線、修改路線的發(fā)車時間等功能。請確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細描述算法設計和代碼實現(xiàn)，同時分析其時間和空間復雜度。3、（本題5分）一家電商平臺的客戶投訴管理系統(tǒng)需要記錄投訴信息、處理進度和處理結(jié)果。投訴信息包括投訴ID、訂單ID、投訴內(nèi)容、投訴時間，處理進度包括進度ID、投訴ID、處理步驟、處理人員、處理時間，處理結(jié)果包括結(jié)果ID、投訴ID、處理結(jié)果、滿意度。設計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理投訴數(shù)據(jù)，實現(xiàn)投訴的受理、處理跟蹤、結(jié)果反饋，并統(tǒng)計投訴的類型和處理滿意度。4、（本題5分）某電商平臺的促銷活動管理系統(tǒng)需要記錄活動信息和參與用戶信息，活動信息包括活動ID、活動名稱、活動規(guī)則、開始時間、結(jié)束時間，參與用戶信息包括用戶ID、活動ID、參與時間。設計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些數(shù)據(jù)，能夠快速查詢活動詳情、統(tǒng)計參與人數(shù)、判斷用戶是否參與活動，并在活動結(jié)束后進行數(shù)據(jù)清理。5、（本題5分）一個在線投票系統(tǒng)需要對投票項目和投票人的選擇進行管理。投票項目信息包括項目編號、項目名稱、選項等，投票人信息包括投票人編號、選擇的選項等。這些信息以線段樹的形式存儲。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）統(tǒng)計某個投票項目各個選項的票數(shù)；（2）新增一個投票項目；（3）修改投票人的選擇；（4）查詢票數(shù)最多的選項。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）使用圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計一個工廠倉庫貨物存儲規(guī)劃系統(tǒng)，優(yōu)化貨物存儲位置。2、（本題