湖北工程學院新技術(shù)學院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計》2023-2024學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______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)計一個基于圖像傳感器的車牌識別系統(tǒng)，能夠自動識別車牌號碼，并將識別結(jié)果進行輸出和存儲。2、設(shè)計一個音頻放大器，要求具有一定的增益、低失真和寬頻帶，給出放大器的電路設(shè)計、參數(shù)計算以及性能測試方案。3、數(shù)組是一種基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有一定的優(yōu)點和局限性。以下關(guān)于數(shù)組的說法，不正確的是：（）A.數(shù)組的元素在內(nèi)存中是連續(xù)存儲的，便于隨機訪問B.數(shù)組的長度在定義后通常是固定的，不易動態(tài)擴展C.數(shù)組的插入和刪除操作在元素較多時，效率較高D.數(shù)組可以用于存儲相同類型的數(shù)據(jù)元素，具有較高的存儲效率4、設(shè)計一個光耦隔離的數(shù)字輸入輸出模塊，實現(xiàn)與外部設(shè)備的電氣隔離通信，給出電路參數(shù)和應(yīng)用示例。5、考慮一個在線游戲排行榜系統(tǒng)，需要實時更新玩家的得分和排名，并能夠快速地獲取前幾名玩家的信息。對于這樣的需求，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的結(jié)合是最恰當?shù)?？（）A.快速排序和數(shù)組，實現(xiàn)得分排序和排名更新B.歸并排序和鏈表，處理玩家得分數(shù)據(jù)C.插入排序和棧，更新玩家排名D.堆排序和優(yōu)先隊列，高效維護排行榜6、設(shè)計一個簡單的雷達測距系統(tǒng)，能夠測量目標物體的距離，并顯示測量結(jié)果，分析其測量精度和誤差來源。7、設(shè)計一個基于DSP的語音處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)語音的采集、編碼、解碼和播放，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件算法流程。8、設(shè)計一個高頻射頻收發(fā)器電路，工作頻率在2.4GHz，支持藍牙和ZigBee通信，給出電路結(jié)構(gòu)和性能指標。9、設(shè)計一個基于數(shù)字濾波器的信號降噪系統(tǒng)，能夠有效去除輸入信號中的噪聲，提高信號質(zhì)量。10、對于一個需要頻繁進行插入、刪除和查找操作的數(shù)據(jù)集合，假設(shè)數(shù)據(jù)的規(guī)模較大且分布較為隨機。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在平均情況下能夠提供較好的性能？（）A.鏈表B.有序數(shù)組C.哈希表D.棧11、設(shè)計一個基于Wi-FiDirect的無線打印服務(wù)器，支持多種打印機類型，給出系統(tǒng)架構(gòu)和軟件實現(xiàn)。12、設(shè)計一個數(shù)字音頻編碼和解碼系統(tǒng)，采用特定的編碼算法，比較編碼前后的音頻質(zhì)量和數(shù)據(jù)壓縮率。13、設(shè)計一個基于LTC6804的電池組監(jiān)測系統(tǒng)，能夠同時監(jiān)測多個串聯(lián)電池的電壓和溫度，給出硬件電路和軟件算法。14、哈希表是一種用于快速查找的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過哈希函數(shù)將關(guān)鍵字映射到表中的位置。假設(shè)使用一個簡單的哈希函數(shù)h(key)=key%10來存儲一系列整數(shù)：12、22、32、42、52。如果發(fā)生了哈希沖突，采用鏈地址法來解決。那么查找值為32時，平均比較次數(shù)大概是多少？（）A.1B.2C.3D.415、設(shè)計一個基于FPGA的SPI通信接口模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)與外部設(shè)備的高速數(shù)據(jù)傳輸，給出硬件描述和測試方法。16、設(shè)計一個基于UWB技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)，定位精度達到厘米級，說明系統(tǒng)組成和定位算法。17、B樹和B+樹常用于數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)中。假設(shè)我們正在分析一個B樹的結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于B樹和B+樹的描述，哪一項是不準確的？（）A.B樹的階數(shù)越大，樹的高度越小，查找效率越高B.B+樹的所有葉子節(jié)點通過指針連接成一個鏈表，便于范圍查詢C.B樹和B+樹在插入和刪除節(jié)點時，都需要進行分裂和合并操作來保持樹的結(jié)構(gòu)D.B樹和B+樹只適用于數(shù)據(jù)量較小的情況，對于大規(guī)模數(shù)據(jù)不適用18、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，棧是一種特殊的線性表，其操作遵循后進先出的原則。假設(shè)一個程序需要對一系列操作進行順序處理，這些操作包括入棧和出棧。如果初始時棧為空，依次進行入棧操作：元素1、2、3，然后進行兩次出棧操作。請問第二次出棧時彈出的元素是什么？（）A.1B.2C.3D.棧為空，無法出棧19、設(shè)計一個基于PLC的風力發(fā)電控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對風力發(fā)電機的轉(zhuǎn)速、功率等參數(shù)的監(jiān)測和控制。20、設(shè)計一個數(shù)字圖像處理中的目標檢測系統(tǒng)，能夠準確檢測出特定目標，分析檢測的準確率和實時性。21、設(shè)計一個基于運算放大器的差分放大器電路，具有高共模抑制比和低噪聲特性。22、設(shè)計一個基于STM32的無人機飛行控制系統(tǒng)，實現(xiàn)飛行姿態(tài)控制和導(dǎo)航功能，提供系統(tǒng)的硬件組成和控制算法。23、假設(shè)要實現(xiàn)一個高效的字符串匹配算法，能夠在一個長文本中快速找到給定的模式字符串的所有出現(xiàn)位置。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合是常見的解決方案？（）A.KMP算法結(jié)合數(shù)組B.暴力匹配算法結(jié)合鏈表C.后綴樹D.字典樹結(jié)合貪心算法24、設(shè)計一個基于PLC的污水處理廠曝氣池控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對曝氣強度和時間的精確控制。25、設(shè)計一個通信系統(tǒng)復(fù)用設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)時分復(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。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在一個鏈表中，如何查找鏈表的中間結(jié)點？2、（本題5分）深入分析在一個具有n個元素的順序表中，如何進行歸并排序，并分析其空間復(fù)雜度。3、（本題5分）深入解釋在具有n個頂點和e條邊的無向圖中，如何使用弗洛伊德（Floyd）算法求解所有頂點對之間的最短路徑，并分析其時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，闡述如何使用配對堆進行優(yōu)先隊列操作，給出算法步驟和實現(xiàn)代碼，并分析其性能優(yōu)勢和適用場景。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）使用隊列結(jié)構(gòu)設(shè)計一個銀行排隊叫號系統(tǒng)，模擬客戶的排隊和服務(wù)過程。2、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，用于管理一個圖書館的讀者逾期未還圖書提醒系統(tǒng)，及時提醒讀者歸還圖書。3、（本題5分）設(shè)計一個哈夫曼編碼系統(tǒng)，對給定的字符及其出現(xiàn)頻率進行編碼和解碼，計算編碼后的平均碼長。4、（本題5分）設(shè)計一個程序，判斷給定的無向圖是否連通，若連通，輸出其連通分量的個數(shù)。5、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用插入排序算法對一個鏈表進行排序。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某電商平臺的商品推薦系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的瀏覽和購買歷史為用戶推薦商品。系統(tǒng)需要存儲用戶的行為數(shù)據(jù)，包括用戶編號、商品編號、瀏覽時間、購買時間等。請設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠快速分析用戶行為，為用戶生成個性化的商品推薦，并給出代碼實現(xiàn)和性能評估。2、（本題10分）一個電影票務(wù)系統(tǒng)需要存儲電影場次信息，如場次編號、電影名稱、放映時間、影廳號、剩余座位數(shù)等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定場次、按照剩余座位數(shù)對場次進行排序、新增場次、刪除已結(jié)束場次以及修改場次的剩余座位數(shù)。請