商丘醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法綜合設(shè)計》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第2頁，共2頁商丘醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法綜合設(shè)計》

2023-2024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一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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)計一個基于藍牙模塊的智能門鎖系統(tǒng)，能夠通過手機藍牙開鎖，并記錄開鎖記錄。2、設(shè)計一個基于數(shù)字邏輯的電梯控制系統(tǒng)，實現(xiàn)電梯的上下運行、樓層?？亢统貓缶裙δ?。3、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計一個用于工業(yè)環(huán)境的粉塵濃度監(jiān)測系統(tǒng)，及時預(yù)警粉塵超標(biāo)情況。4、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)實現(xiàn)，說明工作原理和硬件設(shè)計。5、設(shè)計一個基于FPGA的圖像壓縮系統(tǒng)，能夠?qū)斎氲膱D像進行有損壓縮，壓縮比不小于10:1。6、設(shè)計一個數(shù)字移相器，能夠?qū)崿F(xiàn)0至360度的相移，精度為1度，給出電路結(jié)構(gòu)和控制邏輯。7、對于一個經(jīng)常需要在頭部和尾部進行插入和刪除操作的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，假設(shè)我們正在設(shè)計一個程序來管理一個排隊系統(tǒng)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最為合適？（）A.棧B.隊列C.雙端隊列D.循環(huán)隊列8、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理的語音增強系統(tǒng)，能夠在噪聲環(huán)境下提高語音的清晰度和可懂度。9、設(shè)計一個基于DSP的圖像壓縮系統(tǒng)，實現(xiàn)對圖像數(shù)據(jù)的高效壓縮，給出系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)和算法優(yōu)化。10、設(shè)計一個基于FPGA的視頻壓縮系統(tǒng)，采用H.264或H.265編碼標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的壓縮。11、在圖的最短路徑問題中，Dijkstra算法是一種常用的算法。以下關(guān)于Dijkstra算法的描述中，不正確的是（）A.該算法適用于有向圖和無向圖B.算法從起始頂點開始，逐步計算到其他頂點的最短路徑C.算法通過不斷更新頂點的距離值來找到最短路徑D.算法的時間復(fù)雜度為O(n^2)，其中n是頂點的數(shù)量12、設(shè)計一個基于USB接口的數(shù)據(jù)采集卡，能夠采集多路模擬信號和數(shù)字信號，給出硬件接口設(shè)計和驅(qū)動程序開發(fā)思路。13、設(shè)計一個簡單的觸摸顯示屏控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)觸摸操作的響應(yīng)和顯示內(nèi)容的更新，闡述硬件電路和軟件驅(qū)動的實現(xiàn)方法。14、設(shè)計一個基于PLC的食品加工生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)食品的加工、包裝、質(zhì)量檢測等環(huán)節(jié)的自動化控制。15、設(shè)計一個簡單的無線充電發(fā)射端電路，能夠為接收設(shè)備提供穩(wěn)定的無線充電功率，給出電路設(shè)計和效率分析。16、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計一個用于醫(yī)療設(shè)備的直流穩(wěn)壓電源電路，提供穩(wěn)定的低噪聲電源。17、設(shè)計一個基于STM32微控制器的電機調(diào)速系統(tǒng)，支持PWM調(diào)速和閉環(huán)控制，實現(xiàn)對直流電機或步進電機的精確調(diào)速，提供控制算法和程序框架。18、設(shè)計一個光耦驅(qū)動電路，用于驅(qū)動大功率負(fù)載，給出電路參數(shù)和可靠性分析。19、設(shè)計一個基于PLC的自動化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對物料輸送、加工、裝配等環(huán)節(jié)的順序控制和故障報警。20、在圖的應(yīng)用中，最小生成樹是一個重要的概念。關(guān)于最小生成樹的算法，以下說法錯誤的是（）A.Prim算法和Kruskal算法都可以用于求解最小生成樹B.Prim算法從一個頂點開始，逐步擴展生成樹C.Kruskal算法按照邊的權(quán)值從小到大選擇邊來構(gòu)建生成樹D.最小生成樹是唯一的，無論使用哪種算法得到的結(jié)果都相同21、選擇排序也是一種簡單的排序算法。以下關(guān)于選擇排序的特點，描述錯誤的是（）A.每一輪選擇未排序部分的最小元素與當(dāng)前位置交換B.時間復(fù)雜度始終為O(n^2)C.是一種不穩(wěn)定的排序算法D.不需要額外的存儲空間22、設(shè)計一個數(shù)字通信中的正交幅度調(diào)制（QAM）信號生成和解調(diào)系統(tǒng)，分析調(diào)制性能。23、堆是一種特殊的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，分為大頂堆和小頂堆。假設(shè)存在一個小頂堆，其數(shù)組表示為[1,3,5,7,9,11]?，F(xiàn)在要插入一個值2，為了保持堆的性質(zhì)，需要進行一系列調(diào)整操作。以下哪種調(diào)整方式是正確的？（）A.直接將2插入末尾，無需調(diào)整B.將2與父節(jié)點比較，若小于父節(jié)點則交換位置，直到滿足堆的性質(zhì)C.將2與子節(jié)點比較，若大于子節(jié)點則交換位置，直到滿足堆的性質(zhì)D.重新構(gòu)建整個堆24、設(shè)計一個4G通信模塊的接口電路，能夠?qū)崿F(xiàn)與微處理器的通信，詳細(xì)說明硬件連接和通信協(xié)議。25、在樹型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，二叉樹是一種重要的類型。關(guān)于二叉樹的性質(zhì)，以下正確的是：（）A.一棵深度為k的滿二叉樹，其節(jié)點總數(shù)為2^k-1B.二叉樹的中序遍歷結(jié)果是節(jié)點值的升序排列（假設(shè)節(jié)點值為整數(shù)）C.任何一棵二叉樹，其葉子節(jié)點數(shù)一定等于度為2的節(jié)點數(shù)加1D.二叉樹的前序遍歷和后序遍歷結(jié)果一定不同26、棧是一種特殊的線性表，具有特定的操作規(guī)則。以下關(guān)于棧的特點的描述，錯誤的是：（）A.棧遵循先進后出的原則B.棧的插入和刪除操作只能在棧頂進行C.可以用數(shù)組或鏈表來實現(xiàn)棧D.棧中的元素必須按照從小到大的順序排列27、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。28、設(shè)計一個基于FPGA的交通信號燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的時間段和車流量自動調(diào)整信號燈的時長，實現(xiàn)智能化交通控制。29、設(shè)計一個模擬集成電路中反饋放大器的穩(wěn)定性補償電路，分析補償效果和對性能的影響。30、在圖這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，鄰接矩陣和鄰接表是兩種常見的存儲方式。假設(shè)一個圖的頂點數(shù)量很多，但邊的數(shù)量相對較少。為了節(jié)省存儲空間，以下哪種存儲方式可能更優(yōu)（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.十字鏈表D.都一樣，沒有區(qū)別二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線圖書館的借閱管理系統(tǒng)需要記錄圖書信息、讀者信息和借閱記錄，圖書信息包括圖書ISBN、書名、作者、出版社、可借閱狀態(tài)，讀者信息包括讀者ID、姓名、聯(lián)系方式，借閱記錄包括借閱ID、讀者ID、圖書ISBN、借閱時間、應(yīng)還時間。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理借閱數(shù)據(jù)，實現(xiàn)圖書的借閱、歸還、續(xù)借操作，查詢讀者的借閱歷史，并統(tǒng)計逾期未還的圖書。2、（本題5分）一個圖書館的圖書借閱系統(tǒng)需要記錄讀者的借閱信息、歸還日期和逾期情況。設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理這些信息，能夠快速地查詢讀者的借閱記錄、提醒讀者歸還圖書，并統(tǒng)計圖書的借閱頻率。3、（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、參與商品、優(yōu)惠規(guī)則和用戶參與情況等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，實現(xiàn)活動的創(chuàng)建、修改和刪除，參與商品的添加和刪除，優(yōu)惠規(guī)則的設(shè)置和計算，以及用戶參與情況的記錄和統(tǒng)計，并能夠?qū)崟r監(jiān)控活動效果和調(diào)整策略。4、（本題5分）一個在線音樂平臺需要管理大量的音樂文件信息，包括歌曲名稱、歌手、專輯、時長、播放次數(shù)等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲音樂文件信息，支持快速查找、排序和更新歌曲信息，并能夠統(tǒng)計歌手的歌曲播放總次數(shù)和熱門歌曲排行榜。5、（本題5分）某醫(yī)院的信息系統(tǒng)需要存儲患者的病歷信息，包括基本信息、診斷結(jié)果、治療方案、用藥記錄等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能夠方便地按照患者編號、疾病類型或治療時間進行查詢和統(tǒng)計，并支持新病歷的錄入和舊病歷的修改。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述在排序算法的比較中，如何根據(jù)數(shù)據(jù)的特點（如有序程度、數(shù)據(jù)規(guī)模）選擇合適的排序算法。2、（本題5分）在一個具有n個節(jié)點的二叉樹中，如何計算樹的高度，給出遞歸和非遞歸兩種算法的實現(xiàn)思路和時間復(fù)雜度分析。3、（本題5分）詳細(xì)闡述如何在一個具有n個元素的無序數(shù)組中，使用快速選擇算法查找第k小的元素，分析其時間復(fù)雜度。4、（本題5分）論述跳表的查找性能與層數(shù)之間的關(guān)系，并分析最優(yōu)層數(shù)的選擇策略