營(yíng)口理工學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法（C描述）》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第2頁(yè)，共2頁(yè)營(yíng)口理工學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法（C描述）》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30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)光通信收發(fā)模塊的驅(qū)動(dòng)電路，能夠穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)光收發(fā)器件，給出電路設(shè)計(jì)和性能測(cè)試結(jié)果。2、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線遙控器語(yǔ)音控制電路，能夠通過(guò)語(yǔ)音指令控制電器設(shè)備的開關(guān)和調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)智能化控制。3、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線通信收發(fā)系統(tǒng)，工作頻率在2.4GHz，采用FSK調(diào)制解調(diào)方式，通信距離達(dá)到100米，詳細(xì)闡述系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn)。4、采用模擬電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)低噪聲放大器，用于接收微弱信號(hào)并進(jìn)行放大，給出噪聲系數(shù)和增益指標(biāo)。5、當(dāng)使用快速排序算法對(duì)一個(gè)數(shù)組進(jìn)行排序時(shí)，選擇基準(zhǔn)元素的策略對(duì)算法的性能有很大影響。假設(shè)總是選擇數(shù)組的第一個(gè)元素作為基準(zhǔn)，在某些特殊情況下可能會(huì)導(dǎo)致算法的性能變差。以下哪種情況可能導(dǎo)致這種現(xiàn)象（）A.數(shù)組已經(jīng)是有序的B.數(shù)組元素的值都相同C.數(shù)組元素隨機(jī)分布D.以上情況都不會(huì)6、想象一個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的緩存系統(tǒng)，數(shù)據(jù)包按照到達(dá)的先后順序存儲(chǔ)，并且當(dāng)緩存滿時(shí)需要?jiǎng)h除最早到達(dá)的數(shù)據(jù)包。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合實(shí)現(xiàn)這個(gè)緩存？（）A.循環(huán)隊(duì)列，能夠?qū)崿F(xiàn)先進(jìn)先出，并且容易判斷滿和空的狀態(tài)B.棧，后進(jìn)先出，不符合數(shù)據(jù)包的處理順序C.優(yōu)先隊(duì)列，根據(jù)優(yōu)先級(jí)處理，不適合按到達(dá)順序處理D.圖，用于表示復(fù)雜的關(guān)系，不適合簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)包緩存7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字邏輯電路的簡(jiǎn)易密碼鎖系統(tǒng)，要求輸入正確密碼才能開鎖，密碼可由用戶自行設(shè)定，同時(shí)具備錯(cuò)誤輸入次數(shù)限制及報(bào)警功能。8、設(shè)計(jì)一個(gè)直流無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和位置控制，包括驅(qū)動(dòng)電路和控制策略。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙和傳感器的可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)心率、體溫等生理參數(shù)。10、對(duì)于一個(gè)棧，進(jìn)行入棧和出棧操作時(shí)，如果棧頂指針top初始值為-1，當(dāng)進(jìn)行了一系列操作后，top的值為0，此時(shí)棧的狀態(tài)是？（）A.棧為空B.棧中只有一個(gè)元素C.棧已滿D.棧出錯(cuò)11、設(shè)計(jì)一個(gè)高速光纖通信系統(tǒng)，傳輸速率達(dá)到100Gbps，說(shuō)明系統(tǒng)組成和關(guān)鍵器件選型。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的智能養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)的溫度、濕度、氨氣濃度等參數(shù)。13、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，能夠?qū)φZ(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行降噪處理，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件算法實(shí)現(xiàn)。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的音頻分離系統(tǒng)，將混合音頻中的不同聲音成分分離出來(lái)。15、想象一個(gè)需要對(duì)大量文本進(jìn)行詞頻統(tǒng)計(jì)的任務(wù)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以高效地存儲(chǔ)和查詢?cè)~頻信息？（）A.二叉樹，構(gòu)建和查詢效率一般B.哈希表，能夠快速插入和查找詞頻C.鏈表，插入和查找操作效率低D.數(shù)組，不便于動(dòng)態(tài)添加和查找不同的詞16、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)高精度電路，能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的頻率測(cè)量，精度達(dá)到±0.01Hz。17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬比較器的電池電量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)電量低于設(shè)定值時(shí)進(jìn)行報(bào)警提示。18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32的智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度和氣象數(shù)據(jù)自動(dòng)控制灌溉設(shè)備的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉和水資源節(jié)約。19、在一個(gè)具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的帶權(quán)有向圖中，使用Dijkstra算法求單源最短路徑，其時(shí)間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(ne)20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字濾波器和單片機(jī)的電機(jī)噪聲抑制系統(tǒng)，降低電機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪聲。21、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制、軌跡規(guī)劃和任務(wù)執(zhí)行。22、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)，能夠測(cè)量輸入信號(hào)的頻率，精度達(dá)到一定要求，給出硬件電路設(shè)計(jì)和軟件算法流程。23、在圖的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，鄰接多重表主要用于無(wú)向圖的存儲(chǔ)。對(duì)于鄰接多重表的特點(diǎn)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.鄰接多重表能夠減少在無(wú)向圖中存儲(chǔ)邊時(shí)的冗余信息B.便于對(duì)邊進(jìn)行刪除和插入操作C.鄰接多重表的空間復(fù)雜度比鄰接表低D.鄰接多重表在查找邊的信息時(shí)效率比鄰接矩陣高24、在選擇排序算法中，每次都從未排序部分選擇最小的元素放到已排序部分的末尾。假設(shè)一個(gè)數(shù)組的元素?cái)?shù)量較大，以下關(guān)于選擇排序的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，哪個(gè)是正確的（）A.時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)，空間復(fù)雜度為O(1)B.時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，空間復(fù)雜度為O(n)C.時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，空間復(fù)雜度為O(1)D.時(shí)間復(fù)雜度為O(n)，空間復(fù)雜度為O(1)25、歸并排序是一種基于分治思想的排序算法。以下關(guān)于歸并排序的描述，不正確的是（）A.空間復(fù)雜度為O(n)B.是一種穩(wěn)定的排序算法C.最壞、最好和平均時(shí)間復(fù)雜度均為O(nlogn)D.不能用于鏈表的排序26、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬積分器的積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），分析其轉(zhuǎn)換精度和速度。27、設(shè)計(jì)一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能物流跟蹤系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)跟蹤貨物的位置和狀態(tài)，提供物流信息查詢服務(wù)。28、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器保護(hù)電路，能夠在功放出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)切斷電源，保護(hù)揚(yáng)聲器和功放電路。29、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字鎖相環(huán)和頻率合成器的通信信號(hào)源，產(chǎn)生穩(wěn)定的、頻率可調(diào)的通信信號(hào)。30、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能小車控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)小車的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、調(diào)速等功能，并具備避障功能。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在一個(gè)在線投票系統(tǒng)中，需要記錄每個(gè)投票選項(xiàng)的票數(shù)，并實(shí)時(shí)顯示投票結(jié)果。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠高效地處理投票操作，防止重復(fù)投票，并快速地統(tǒng)計(jì)和展示投票結(jié)果。2、（本題5分）一個(gè)物流配送中心需要對(duì)貨物的運(yùn)輸路徑進(jìn)行規(guī)劃，已知各個(gè)城市之間的距離和運(yùn)輸成本。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠找到從起始城市到目標(biāo)城市的最短路徑和最低成本路徑。3、（本題5分）某公司的員工信息（包括員工編號(hào)、姓名、年齡、部門、工資等）以哈希表的形式存儲(chǔ)。由于公司規(guī)模擴(kuò)大，員工數(shù)量急劇增加，導(dǎo)致哈希沖突頻繁。請(qǐng)?zhí)岢龈倪M(jìn)方案，重新設(shè)計(jì)哈希函數(shù)和解決沖突的方法，并分析改進(jìn)后的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查找特定員工的信息；（2）統(tǒng)計(jì)每個(gè)部門的員工人數(shù)。4、（本題5分）一個(gè)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(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)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(jì)圖書的借閱頻率。5、（本題5分）一個(gè)在線點(diǎn)餐外賣系統(tǒng)需要管理餐廳信息、菜品信息、用戶訂單、配送信息等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)餐廳和菜品的添加、刪除、修改，用戶訂單的處理和配送狀態(tài)的跟蹤，能夠優(yōu)化配送路線和提高訂單處理效率。三、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(shuō)明如何在一個(gè)二叉搜索樹中查找指定范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。2、（本題5分）解釋什么是后綴數(shù)組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，說(shuō)明其構(gòu)建過(guò)程和應(yīng)用場(chǎng)景，并闡述如何進(jìn)行字符串匹配操作。3、（本題5分）深入探討在一個(gè)具有n個(gè)元素的二叉搜索樹中，如何刪除一個(gè)值為x且有兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)。4、（本題5分）數(shù)組的排序算法中，快速排序的實(shí)現(xiàn)過(guò)