吉林農(nóng)業(yè)大學《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法（C描述）》2023-2024學年第二學期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法（C描述）》2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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)計一個基于射頻技術(shù)的無線胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測汽車輪胎的壓力和溫度。2、基于可編程邏輯器件（如FPGA）設(shè)計一個數(shù)字時鐘系統(tǒng)，具備時分秒顯示、設(shè)置時間和鬧鐘功能，闡述設(shè)計思路和實現(xiàn)過程。3、設(shè)計一個數(shù)字溫度計，采用熱敏電阻傳感器，能夠測量0℃至100℃的溫度范圍，精度為0.1℃，說明硬件連接和信號處理。4、利用通信原理知識，設(shè)計一個無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，能夠在一定距離內(nèi)穩(wěn)定傳輸數(shù)字信號，具備抗干擾和糾錯能力，且傳輸速率達到特定要求。5、設(shè)計一個簡單的無線充電系統(tǒng)，輸出功率為5W，充電效率不低于70%，能夠為手機等設(shè)備進行無線充電。6、設(shè)計一個基于微波技術(shù)的車載雷達測速系統(tǒng)，能夠準確測量車輛行駛速度。7、設(shè)計一個音頻放大器功率擴展電路，能夠增加放大器的輸出功率，滿足更大功率的音頻播放需求。8、設(shè)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(shè)計和解碼算法。9、設(shè)計一個基于模擬比較器的電池電量監(jiān)測系統(tǒng)，當電量低于設(shè)定值時進行報警提示。10、假設(shè)要實現(xiàn)一個優(yōu)先隊列，其中元素的優(yōu)先級可以動態(tài)改變，并且能夠快速調(diào)整隊列的順序。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以滿足這樣的需求？（）A.二叉堆B.斐波那契堆C.二項堆D.左偏樹11、設(shè)計一個射頻電路中的濾波器性能優(yōu)化方案，包括帶寬、插入損耗和帶外抑制等指標。12、設(shè)計一個無線傳感器網(wǎng)絡的節(jié)點定位系統(tǒng)，能夠確定節(jié)點的位置信息，描述系統(tǒng)的原理和實現(xiàn)方法。13、設(shè)計一個直流穩(wěn)壓電源電路，輸出電壓為5V、12V和24V可選，最大輸出電流為2A。14、設(shè)計一個基于鎖相環(huán)的頻率合成器系統(tǒng)，能夠輸出頻率范圍為10MHz-1GHz，頻率分辨率為1Hz，相位噪聲小于-120dBc/Hz@1kHz偏移。15、設(shè)計一個用于衛(wèi)星通信的低噪聲放大器（LNA），工作頻率在Ku波段，噪聲系數(shù)小于1dB，增益大于20dB，闡述電路設(shè)計和器件選型。16、設(shè)計一個基于傳感器的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能夠同時監(jiān)測溫度、濕度、光照強度等環(huán)境參數(shù)，并通過無線方式傳輸數(shù)據(jù)。17、在樹型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，二叉樹是一種重要的類型。以下關(guān)于滿二叉樹的描述，不正確的是（）A.每一層上的節(jié)點數(shù)都達到最大值B.葉子節(jié)點都在最底層C.滿二叉樹一定是完全二叉樹D.滿二叉樹的節(jié)點總數(shù)一定是奇數(shù)18、設(shè)計一個基于形態(tài)學處理的圖像邊緣檢測系統(tǒng)，分析處理效果和算法復雜度。19、運用通信網(wǎng)絡技術(shù)，設(shè)計一個校園智能安防監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡架構(gòu)，實現(xiàn)視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的實時傳輸和存儲。20、鏈表是一種常見的鏈式存儲結(jié)構(gòu)。在鏈表中，又分為單鏈表、雙向鏈表和循環(huán)鏈表等。以下關(guān)于鏈表的敘述中，錯誤的是（）A.單鏈表中每個節(jié)點只有一個指向后繼節(jié)點的指針B.雙向鏈表中每個節(jié)點有兩個指針，分別指向前驅(qū)節(jié)點和后繼節(jié)點C.循環(huán)鏈表的尾節(jié)點指針指向頭節(jié)點，形成一個環(huán)形結(jié)構(gòu)D.鏈表的插入和刪除操作在任何位置都能高效完成，時間復雜度為O(1)21、在一個圖的表示和處理中，如果圖的邊數(shù)相對較少，并且需要快速判斷兩個頂點之間是否存在邊，以下哪種圖的存儲結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的？（）A.鄰接矩陣，直觀表示頂點之間的關(guān)系B.鄰接表，節(jié)省存儲空間C.十字鏈表，方便進行頂點和邊的操作D.邊集數(shù)組，集中存儲邊的信息22、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中，利用緩存局部性原理可以提高性能。以下關(guān)于緩存局部性原理的描述，錯誤的是：（）A.時間局部性指的是最近被訪問過的數(shù)據(jù)在不久的將來很可能再次被訪問B.空間局部性指的是相鄰的數(shù)據(jù)很可能在短時間內(nèi)被一起訪問C.利用緩存局部性原理可以通過合理的數(shù)據(jù)布局和訪問順序來提高緩存命中率D.緩存局部性原理只適用于硬件層面的優(yōu)化，對軟件中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有影響23、考慮一個在線游戲的玩家排行榜系統(tǒng)，需要根據(jù)玩家的得分實時更新排名，并且能夠快速獲取前幾名的玩家信息。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最合適的？（）A.用數(shù)組存儲玩家信息，每次更新進行全排序B.構(gòu)建大根堆來存儲玩家得分，便于獲取前幾名C.利用鏈表存儲，通過比較逐個更新排名D.使用二叉搜索樹，根據(jù)得分進行排序和查找24、設(shè)計一個數(shù)字信號處理中窗函數(shù)的選擇和應用方案，分析不同窗函數(shù)對信號處理結(jié)果的影響。25、利用電子信息工程知識，設(shè)計一個智能家居安防系統(tǒng)，包括入侵檢測、火災報警和遠程監(jiān)控等功能。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）論述在二叉樹的序列化和反序列化中，如何將二叉樹轉(zhuǎn)換為字符串并恢復。2、（本題5分）論述伸展樹在處理有序數(shù)據(jù)時的性能特點和優(yōu)化方法。3、（本題5分）論述在一個具有n個頂點的有向圖中，如何計算強連通分量。4、（本題5分）詳細闡述B+樹在數(shù)據(jù)庫索引中的優(yōu)勢，以及與B樹的性能比較。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個跳表的插入和刪除算法，分析不同層數(shù)對操作性能的影響。2、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用計數(shù)排序?qū)δ挲g數(shù)據(jù)進行排序和分析。3、（本題5分）構(gòu)建一個算法，在一個鏈表中找出中間節(jié)點。4、（本題5分）設(shè)計一個算法，用鄰接矩陣表示一個有向圖，計算圖中頂點的入度拓撲排序序列。5、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用鏈表實現(xiàn)棧的擴容和縮容功能，當棧滿或棧空時自動調(diào)整大小。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一個停車場管理系統(tǒng)需要存儲車位信息，包括車位編號、位置、是否占用、車輛牌照等。系統(tǒng)要能夠快速查找空閑車位、按照車位位置對車位進行排序、車輛入場和出場操作、修改車位的占用狀態(tài)。請選擇恰當?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細說明算法和代碼實現(xiàn)，以及性能分析。2、（本題10分）某電商平臺的客戶評價系統(tǒng)需要記錄客戶對商品的評價內(nèi)容、評價星級、評價時間等信息。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲和管理這些評價數(shù)據(jù)，支持按商品、評價時間、評價星級等條件進行查詢和統(tǒng)計，能夠快速獲取熱門商品的評價信息和客戶的總