安徽黃梅戲藝術(shù)職業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法應(yīng)用》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)和算法應(yīng)用》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)用于醫(yī)療成像設(shè)備的信號(hào)采集系統(tǒng)，如CT、MRI等，能夠?qū)崿F(xiàn)高速、高精度的數(shù)據(jù)采集，給出系統(tǒng)架構(gòu)和接口設(shè)計(jì)。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于AD9854的直接數(shù)字頻率合成器（DDS），輸出頻率范圍為1Hz至100MHz，相位分辨率小于1°，給出硬件設(shè)計(jì)和控制程序。3、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)商品選擇、支付和出貨功能。4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙5.0技術(shù)的無(wú)線音頻傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的音頻數(shù)據(jù)傳輸，給出系統(tǒng)的性能測(cè)試結(jié)果。5、設(shè)計(jì)一個(gè)具有故障診斷功能的電源系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電源狀態(tài)并診斷故障，給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)和診斷算法。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的電子秤系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確測(cè)量物體的重量，測(cè)量范圍為0-10kg，精度為1g。7、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以快速查找兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間是否存在路徑的圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下哪種表示方法和搜索算法的組合最適合？（）A.鄰接矩陣和深度優(yōu)先搜索B.鄰接表和廣度優(yōu)先搜索C.鄰接矩陣和廣度優(yōu)先搜索D.鄰接表和深度優(yōu)先搜索8、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)，采用等精度測(cè)量法，測(cè)量范圍為10Hz至100MHz，給出系統(tǒng)方案和誤差分析。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像濾波系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)中值濾波、均值濾波等功能，去除圖像噪聲。10、隊(duì)列也是一種常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，遵循先進(jìn)先出的原則。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，很多地方都會(huì)用到隊(duì)列，比如打印機(jī)的任務(wù)隊(duì)列、操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度隊(duì)列等。假設(shè)有一個(gè)隊(duì)列，初始為空，然后依次進(jìn)行入隊(duì)操作：1、2、3、4?，F(xiàn)在要進(jìn)行兩次出隊(duì)操作，那么出隊(duì)的元素依次是：（）A.1、2B.2、3C.1、3D.3、411、線段樹是一種用于處理區(qū)間查詢和更新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在使用線段樹解決區(qū)間問題。以下關(guān)于線段樹的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.線段樹通過(guò)對(duì)區(qū)間進(jìn)行遞歸劃分，建立樹形結(jié)構(gòu)來(lái)快速回答區(qū)間查詢B.插入和刪除操作在線段樹中比較復(fù)雜，通常不常使用C.線段樹的構(gòu)建時(shí)間復(fù)雜度為O(n)，查詢和更新操作的時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)D.線段樹可以用于求解區(qū)間最大值、最小值、和等問題12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的視頻圖像加密系統(tǒng)，對(duì)輸入的視頻圖像進(jìn)行加密處理，保證圖像傳輸?shù)陌踩浴?3、根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線對(duì)講機(jī)系統(tǒng)，能夠在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)清晰的語(yǔ)音通信。14、選擇排序也是一種基本的排序算法。以下關(guān)于選擇排序的描述，錯(cuò)誤的是（）A.每一輪從待排序序列中選擇最小的元素，放到已排序序列的末尾B.選擇排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(n2)，但在某些情況下比冒泡排序性能好C.選擇排序是一種不穩(wěn)定的排序算法D.選擇排序不需要額外的存儲(chǔ)空間，空間復(fù)雜度為O(1)15、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字示波器的觸發(fā)電路，能夠準(zhǔn)確捕捉輸入信號(hào)的特定特征，闡述觸發(fā)電路的原理和設(shè)計(jì)。16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電二極管的光強(qiáng)度測(cè)量系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量環(huán)境光的強(qiáng)度，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。17、設(shè)計(jì)一個(gè)程控濾波器，帶寬和中心頻率可程控調(diào)節(jié)，給出電路實(shí)現(xiàn)和控制邏輯。18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和生產(chǎn)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警。19、鏈表也是一種常見的線性表結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在使用一個(gè)單向鏈表。以下關(guān)于鏈表的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.鏈表在插入和刪除元素時(shí)，只需修改相關(guān)節(jié)點(diǎn)的指針，操作較為靈活B.單向鏈表只能從表頭向表尾方向遍歷，無(wú)法反向遍歷C.鏈表的存儲(chǔ)空間不需要連續(xù)，可以充分利用零散的內(nèi)存空間D.鏈表的查找操作需要從頭節(jié)點(diǎn)依次遍歷，效率相對(duì)較低20、紅黑樹也是一種自平衡的二叉搜索樹。假設(shè)我們正在研究一個(gè)紅黑樹。以下關(guān)于紅黑樹的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.紅黑樹通過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)顏色的約束來(lái)保持一定程度的平衡B.紅黑樹的插入和刪除操作相對(duì)復(fù)雜，但能保證較好的性能C.紅黑樹的查找操作的時(shí)間復(fù)雜度在平均情況下優(yōu)于AVL樹D.紅黑樹在頻繁插入和刪除節(jié)點(diǎn)的情況下，性能比AVL樹更穩(wěn)定21、設(shè)計(jì)一個(gè)用于光伏發(fā)電的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制器，給出控制算法和硬件實(shí)現(xiàn)。22、設(shè)計(jì)一個(gè)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。23、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電視信號(hào)的傳輸系統(tǒng)，包括調(diào)制、編碼和發(fā)射模塊，滿足特定的傳輸標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求。24、假設(shè)正在開發(fā)一個(gè)圖像識(shí)別系統(tǒng)，需要對(duì)圖像的特征向量進(jìn)行存儲(chǔ)和分類。為了能夠快速地找到相似的特征向量和進(jìn)行分類操作，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最有用的？（）A.K-D樹，用于多維數(shù)據(jù)的搜索和分類B.B樹，高效存儲(chǔ)和檢索大量數(shù)據(jù)C.線段樹，處理圖像特征的區(qū)間信息D.并查集，合并相似的特征向量25、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ADC和微控制器的壓力測(cè)量系統(tǒng)，能夠測(cè)量0-100MPa的壓力，精度達(dá)到0.1MPa。26、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻濾波器數(shù)字控制與自動(dòng)切換電路，能夠通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）精確控制濾波器參數(shù)，并根據(jù)輸入音頻信號(hào)自動(dòng)切換濾波器。27、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能評(píng)估中，除了時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，還有其他因素需要考慮。假設(shè)我們正在評(píng)估一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能。以下關(guān)于性能評(píng)估的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)、代碼的可讀性和可維護(hù)性也會(huì)影響其在實(shí)際應(yīng)用中的性能B.不同的硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)可能會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能產(chǎn)生影響C.對(duì)于實(shí)時(shí)性要求高的系統(tǒng)，平均性能比最壞性能更重要D.只需要關(guān)注數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在理論上的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，實(shí)際的運(yùn)行環(huán)境對(duì)性能影響不大28、在一個(gè)鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)的棧中，進(jìn)行出棧操作時(shí)，如果棧為空，會(huì)發(fā)生什么情況？（）A.正常出棧，返回空值B.程序報(bào)錯(cuò)C.自動(dòng)添加一個(gè)默認(rèn)值D.等待用戶輸入值29、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(chǔ)方式。假設(shè)一個(gè)圖的頂點(diǎn)數(shù)量很多，但邊的數(shù)量相對(duì)較少。為了節(jié)省存儲(chǔ)空間，以下哪種存儲(chǔ)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30、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32的無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)姿態(tài)穩(wěn)定、高度控制和航線規(guī)劃，給出系統(tǒng)組成和控制算法。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某在線旅游平臺(tái)的景點(diǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)需要記錄景點(diǎn)信息、評(píng)價(jià)內(nèi)容和評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)。景點(diǎn)信息包括景點(diǎn)ID、景點(diǎn)名稱、景點(diǎn)介紹，評(píng)價(jià)內(nèi)容包括評(píng)價(jià)ID、景點(diǎn)ID、用戶ID、評(píng)價(jià)內(nèi)容、評(píng)價(jià)時(shí)間，評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)包括分?jǐn)?shù)ID、景點(diǎn)ID、用戶ID、分?jǐn)?shù)。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)景點(diǎn)評(píng)價(jià)的查詢、統(tǒng)計(jì)平均分?jǐn)?shù)、篩選優(yōu)質(zhì)評(píng)價(jià)，并根據(jù)評(píng)價(jià)推薦景點(diǎn)。2、（本題5分）一個(gè)科研項(xiàng)目管理系統(tǒng)需要對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)展情況和參與人員進(jìn)行跟蹤。項(xiàng)目信息包括項(xiàng)目編號(hào)、項(xiàng)目名稱、負(fù)責(zé)人、起止時(shí)間、進(jìn)展?fàn)顟B(tài)等，參與人員信息包括人員編號(hào)、姓名、參與項(xiàng)目等。這些信息以十字鏈表的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢某個(gè)項(xiàng)目的詳細(xì)信息；（2）添加新的項(xiàng)目或人員；（3）刪除已完成的項(xiàng)目或離職人員；（4）統(tǒng)計(jì)每個(gè)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)的項(xiàng)目數(shù)量。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）某公司的人力資源管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)員工的培訓(xùn)記錄，如員工編號(hào)、培訓(xùn)課程、培訓(xùn)時(shí)間、培訓(xùn)成績(jī)等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定員工的培訓(xùn)記錄、按照培訓(xùn)成績(jī)對(duì)員工進(jìn)行排序、新增培訓(xùn)記錄、修改培訓(xùn)信息、刪除無(wú)效記錄。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供代碼實(shí)現(xiàn)和性能分析。4、（本題5分）一個(gè)在線視頻會(huì)議系統(tǒng)需要對(duì)參會(huì)人員的狀態(tài)和發(fā)言順序進(jìn)行管理。參會(huì)人員信息包括人員編號(hào)、姓名、狀態(tài)（在線/離線）、發(fā)言順序等。這些信息以三元組表的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢?cè)诰€參會(huì)人員名單；（2）調(diào)整參會(huì)人員的發(fā)言順序；（3）人員離線時(shí)更新狀態(tài)；（4）統(tǒng)計(jì)發(fā)言次數(shù)超過(guò)一定閾值的人員數(shù)量。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。5、（本題5分）一個(gè)在線招聘系統(tǒng)需要管理職位信息，包括職位編號(hào)、職位名稱、工作地點(diǎn)、薪資范圍、招聘人數(shù)等。系統(tǒng)要支持快速查找特定職位、按照薪資范圍對(duì)職位進(jìn)行排序、新增職位、修改職位信息、關(guān)閉招聘職位。請(qǐng)確定恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能優(yōu)化策略。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）分析在字符串匹配中，RK算法的原理和適用場(chǎng)景。2、（本題5分）論述最小生成樹的概念和常見算法（Prim算法、Kruskal算法）的步驟和時(shí)間復(fù)雜度。3、（本題5分）描述二叉樹的遍歷算法在二叉樹的節(jié)點(diǎn)替換問題、樹的結(jié)構(gòu)調(diào)整問題中的應(yīng)用。4