徐州幼兒師范高等?？茖W(xué)?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程設(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)與算法課程設(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、棧是一種特殊的線性表，遵循特定的操作原則。對(duì)于棧的操作，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.棧遵循先進(jìn)后出（FILO）的原則，只能在棧頂進(jìn)行插入和刪除操作B.可以使用數(shù)組或鏈表來(lái)實(shí)現(xiàn)棧的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)C.棧的入棧和出棧操作的時(shí)間復(fù)雜度均為O(1)D.棧的應(yīng)用非常廣泛，例如在表達(dá)式求值和函數(shù)調(diào)用中2、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻放大器擴(kuò)展電路，能夠增加放大器的輸出功率和音質(zhì)，并且具有失真檢測(cè)功能。3、設(shè)計(jì)一個(gè)用于光伏逆變器的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤和電能質(zhì)量控制，給出系統(tǒng)架構(gòu)和控制策略。4、使用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)智能溫度控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)設(shè)定溫度自動(dòng)控制加熱或制冷設(shè)備，保證環(huán)境溫度穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字電位器的音量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)音頻信號(hào)音量的連續(xù)調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)范圍可設(shè)定。6、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鑒頻器，能夠測(cè)量輸入信號(hào)的頻率變化，精度達(dá)到10Hz，給出電路結(jié)構(gòu)和工作原理。7、設(shè)計(jì)一個(gè)高速數(shù)據(jù)采集卡，采樣率達(dá)到200MSa/s，分辨率為14位，輸入范圍為±10V，說明硬件選型和驅(qū)動(dòng)開發(fā)。8、隊(duì)列常用于實(shí)現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索算法。在廣度優(yōu)先搜索過程中，以下關(guān)于隊(duì)列的操作，錯(cuò)誤的是（）A.初始時(shí)將起始節(jié)點(diǎn)入隊(duì)B.取出隊(duì)頭節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展，并將其相鄰未訪問節(jié)點(diǎn)入隊(duì)C.隊(duì)列為空時(shí)，搜索結(jié)束D.節(jié)點(diǎn)入隊(duì)和出隊(duì)的順序不影響搜索結(jié)果9、設(shè)一棵二叉樹的中序遍歷結(jié)果為ABCDEFG，前序遍歷結(jié)果為DBAECFG，則后序遍歷結(jié)果為（）A.ACGFEDBB.BDFEGCAC.DBEFAGCD.BDACEFG10、二分查找是一種效率較高的查找算法。以下關(guān)于二分查找的條件，錯(cuò)誤的是：（）A.數(shù)組必須是有序的B.每次查找都能將查找范圍縮小一半C.二分查找適用于任何類型的數(shù)據(jù)D.二分查找的時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)11、隊(duì)列也是一種特殊的線性表，遵循先進(jìn)先出的原則。在實(shí)際應(yīng)用中，隊(duì)列常用于（）A.操作系統(tǒng)的作業(yè)調(diào)度B.圖的廣度優(yōu)先搜索算法C.緩存數(shù)據(jù)的管理D.以上都是12、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)液位計(jì)電路，能夠同時(shí)測(cè)量環(huán)境溫度和液體液位高度，溫度精度為±0.1℃，液位測(cè)量范圍為0cm到100cm，精度為±1cm。13、哈希表是一種通過哈希函數(shù)實(shí)現(xiàn)快速查找的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于哈希表的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.哈希函數(shù)將關(guān)鍵字映射到哈希表中的某個(gè)位置，理想情況下不同的關(guān)鍵字應(yīng)該映射到不同的位置B.處理哈希沖突的方法有開放尋址法和鏈地址法，鏈地址法通過在沖突位置建立鏈表來(lái)存儲(chǔ)沖突元素C.哈希表的查找、插入和刪除操作的平均時(shí)間復(fù)雜度都可以達(dá)到O(1)，但在最壞情況下可能會(huì)退化為O(n)D.哈希表的性能只取決于哈希函數(shù)的設(shè)計(jì)，與處理沖突的方法和表的裝填因子無(wú)關(guān)14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Wi-Fi6的無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高速穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接，給出系統(tǒng)組成和關(guān)鍵技術(shù)。15、基于通信中的多址接入技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，支持多個(gè)用戶同時(shí)通信，分析網(wǎng)絡(luò)容量和性能。16、利用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)三相交流逆變器，將直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)等負(fù)載。17、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。18、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻均衡器擴(kuò)展電路，能夠增加均衡器的頻段數(shù)量和調(diào)節(jié)精度，并且具有預(yù)設(shè)模式。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ARM的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的監(jiān)控和控制，描述系統(tǒng)架構(gòu)和軟件界面。20、設(shè)計(jì)一個(gè)模擬集成電路中的反饋放大器，實(shí)現(xiàn)特定的增益和帶寬要求，分析反饋對(duì)穩(wěn)定性的影響。二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)說明在排序算法的比較中，如何從時(shí)間復(fù)雜度、空間復(fù)雜度和穩(wěn)定性等方面進(jìn)行綜合評(píng)估。2、（本題5分）解釋并比較冒泡排序、插入排序和選擇排序這三種基本排序算法的思想、步驟和時(shí)間復(fù)雜度。3、（本題5分）詳細(xì)說明棧的基本操作（入棧、出棧）的實(shí)現(xiàn)原理，以及棧在函數(shù)調(diào)用和表達(dá)式求值中的應(yīng)用。4、（本題5分）比較選擇排序和插入排序在移動(dòng)元素次數(shù)上的差異，并說明原因。5、（本題5分）闡述隊(duì)列在人工智能中的應(yīng)用，如搜索算法中的狀態(tài)隊(duì)列、機(jī)器學(xué)習(xí)中的樣本隊(duì)列等，并解釋其作用。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)程序，利用斐波那契堆實(shí)現(xiàn)一個(gè)高效的任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，按照任務(wù)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)一個(gè)在線音樂平臺(tái)的用戶收藏歌曲分類管理信息，方便用戶查找和播放。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，構(gòu)建AVL樹，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的插入和刪除操作，并在操作后保持樹的平衡。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，用哈希表存儲(chǔ)員工的工號(hào)和工資信息，實(shí)現(xiàn)按工資范圍的查詢功能。5、（本題5分）詳細(xì)設(shè)計(jì)B樹中處理節(jié)點(diǎn)刪除導(dǎo)致下溢的算法，進(jìn)行模擬測(cè)試。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某城市的垃圾分類管理系統(tǒng)需要記錄垃圾投放點(diǎn)信息、垃圾類型、分類情況和回收記錄等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些信息，實(shí)現(xiàn)垃圾投放點(diǎn)的管理，垃圾類型的分類和統(tǒng)計(jì)，分類情況的監(jiān)督和回收記錄的查詢，并能夠提高垃圾分類的效率和準(zhǔn)確性。2、（本題10分）一個(gè)大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速檢索和排序。數(shù)據(jù)以紅黑樹的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）插入一條新的數(shù)據(jù)記錄；（2）刪除一條指定的數(shù)據(jù)記錄；（3）按照某個(gè)字段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序并輸出；（4）查