湖北大學知行學院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2021-2022學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁湖北大學知行學院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》

2021-2022學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、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FPGA的圖像縮放系統(tǒng)，能夠?qū)斎雸D像進行任意比例的縮放。2、設(shè)計一個基于單片機的智能電表系統(tǒng)，能夠準確測量電能消耗，支持遠程抄表和欠費報警功能。3、設(shè)計一個光耦驅(qū)動電路，用于驅(qū)動大功率負載，給出電路參數(shù)和可靠性分析。4、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5、設(shè)計一個低通橢圓濾波器電路，截止頻率為1kHz，通帶波紋小于0.5dB，阻帶衰減不小于60dB，輸入信號頻率范圍為0-5kHz。6、設(shè)計一個基于藍牙4.0技術(shù)的智能血壓計，能夠?qū)崟r監(jiān)測血壓變化，并提供健康建議。7、設(shè)計一個智能溫度傳感器，能夠?qū)崟r測量環(huán)境溫度并通過無線方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮斩?，具備低功耗和高精度的特點。8、設(shè)計一個音頻混音器，能夠處理8路音頻輸入，實現(xiàn)音量、平衡和效果調(diào)節(jié)，給出系統(tǒng)方案和電路實現(xiàn)。9、設(shè)計一個基于藍牙模塊的智能體重秤，能夠測量體重、體脂率、肌肉量等身體指標，并將數(shù)據(jù)上傳至云端。10、基于通信中的多址接入技術(shù)設(shè)計一個無線通信網(wǎng)絡(luò)，支持多個用戶同時通信，分析網(wǎng)絡(luò)容量和性能。11、設(shè)計一個基于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)計和控制程序。12、設(shè)計一個太陽能熱水器控制器智能控制電路，能夠根據(jù)天氣情況和用戶需求自動調(diào)節(jié)熱水器的工作狀態(tài)，實現(xiàn)智能化控制。13、使用集成電路設(shè)計一個ADC轉(zhuǎn)換器，給出轉(zhuǎn)換精度、速度和功耗等性能指標，并進行電路實現(xiàn)。14、假設(shè)要實現(xiàn)一個可以快速查找前K個最大值的算法，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.最大堆，每次取出堆頂元素即為最大值B.最小堆，維護一個大小為K的堆，堆頂為第K大的值C.二叉搜索樹，遍歷獲取最大值，效率較低D.鏈表，查找最大值操作復雜15、在一個分布式系統(tǒng)中，需要對各個節(jié)點的數(shù)據(jù)進行同步和合并。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合用于表示和處理這種分布式的數(shù)據(jù)？（）A.樹B.圖C.鏈表D.數(shù)組16、設(shè)計一個基于FPGA的數(shù)字信號濾波系統(tǒng)，實現(xiàn)FIR和IIR濾波器，參數(shù)可在線調(diào)整。17、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務(wù)調(diào)度是一個關(guān)鍵問題，需要根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級、截止時間等因素進行快速的調(diào)度決策。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于實時任務(wù)調(diào)度？（）A.優(yōu)先級隊列和調(diào)度算法B.棧和后進先出調(diào)度C.隊列和先進先出調(diào)度D.集合和隨機調(diào)度18、利用電力電子技術(shù)設(shè)計一個光伏逆變器，將太陽能板產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電并入電網(wǎng)。19、設(shè)計一個數(shù)字音頻播放器電路，能夠播放MP3、WAV等格式的音頻文件，具有音量調(diào)節(jié)、播放/暫停、上一曲/下一曲等功能。20、設(shè)計一個簡易的智能小車控制系統(tǒng)，能夠通過遙控器或自動模式實現(xiàn)前進、后退、轉(zhuǎn)彎等動作，包括電機驅(qū)動電路和控制算法設(shè)計。21、考慮一個圖的最短路徑問題，迪杰斯特拉（Dijkstra）算法是一種常見的求解方法。假設(shè)圖中存在負權(quán)邊，以下關(guān)于Dijkstra算法的適用性，哪個說法是正確的（）A.仍然適用，可以求出最短路徑B.可能會得到錯誤的結(jié)果C.無法運行D.會自動將負權(quán)邊轉(zhuǎn)換為正權(quán)邊22、設(shè)計一個基于ZigBee技術(shù)的智能路燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境光照和時間自動調(diào)節(jié)路燈亮度。23、基于通信中的頻譜資源管理技術(shù)設(shè)計一個動態(tài)頻譜分配系統(tǒng)，提高頻譜利用率。24、圖是一種復雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在研究一個無向圖。以下關(guān)于圖的描述，哪一項是不準確的？（）A.圖可以用鄰接矩陣或鄰接表來存儲，不同的存儲方式適用于不同的場景B.圖的深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索算法可以用于遍歷圖中的所有節(jié)點C.在無向圖中，兩個節(jié)點之間的邊是雙向的，邊的權(quán)值通常表示節(jié)點之間的距離或關(guān)系強度D.圖的最小生成樹是唯一的，無論使用哪種算法求解25、設(shè)計一個基于編碼器和控制器的工業(yè)機器人運動軌跡控制系統(tǒng)，實現(xiàn)預定的運動軌跡。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）鏈表的節(jié)點結(jié)構(gòu)通常包含哪些內(nèi)容？如何創(chuàng)建一個鏈表？2、（本題5分）詳細說明如何使用基數(shù)排序?qū)φ麛?shù)或字符串進行排序，分析其原理和時間復雜度。3、（本題5分）詳細論述在利用哈希表存儲自定義類型的數(shù)據(jù)時，如何設(shè)計合適的哈希函數(shù)和處理沖突策略，以提高性能。4、（本題5分）解釋在一個具有n個頂點的無向圖中，如何通過深度優(yōu)先搜索判斷是否存在哈密頓回路。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用堆結(jié)構(gòu)實現(xiàn)優(yōu)先級隊列，模擬醫(yī)院的急診病人排隊系統(tǒng)。2、（本題5分）設(shè)計一個在有序數(shù)組中進行二分查找的程序，能夠返回查找元素的位置或未找到的提示，分析其性能。3、（本題5分）設(shè)計一個算法，在一個帶權(quán)無向圖中找出兩個指定頂點之間的所有簡單路徑，并計算每條路徑的權(quán)值和。4、（本題5分）設(shè)計一個程序，利用數(shù)組實現(xiàn)堆排序的非遞歸并行版本，提高排序效率并展示過程和結(jié)果。5、（本題5分）設(shè)計一個算法，利用平衡二叉樹存儲書籍的ISBN號和書名，實現(xiàn)快速查找和插入。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某在線游戲的組隊系統(tǒng)需要記錄隊伍信息和隊員信息，隊伍信息包括隊伍ID、隊伍名稱、隊長ID，隊員信息包括隊員ID、隊伍ID、角色信息。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理組隊數(shù)據(jù)，能夠快速查詢隊伍成員、解散隊伍、加入隊伍，并支持隊伍之間的對戰(zhàn)匹配。2、（本題10分）一個社交網(wǎng)絡(luò)平臺需要管理用戶之間的好友關(guān)系。好友關(guān)系以鄰接表的形式存儲在圖結(jié)構(gòu)中。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）判斷兩個用戶是否為好友；（2）找出某個用戶的所有好友；（3）計算某個用戶的好友度數(shù)；（4）找出共同好友最多的兩個用戶。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。3、（本題10分）某高校的課程管理系統(tǒng)需要對課程的選課信息