遼寧大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題2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)基于PLC的流水線控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的自動(dòng)輸送、加工、檢測(cè)和包裝等操作。2、考慮一個(gè)在線游戲的服務(wù)器端程序，需要實(shí)時(shí)地處理多個(gè)玩家的操作請(qǐng)求，并維護(hù)玩家的狀態(tài)信息，如位置、得分等。由于玩家的操作頻繁且并發(fā)，數(shù)據(jù)需要快速地更新和查詢。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于存儲(chǔ)玩家的狀態(tài)數(shù)據(jù)？（）A.數(shù)組，能夠快速地隨機(jī)訪問元素B.哈希表，通過哈希函數(shù)快速定位玩家的數(shù)據(jù)C.圖，用于表示玩家之間的關(guān)系和交互D.樹狀數(shù)組，高效地支持區(qū)間查詢和更新3、設(shè)計(jì)一個(gè)低通數(shù)字濾波器，截止頻率為500Hz，采樣頻率為2kHz，采用窗函數(shù)法進(jìn)行設(shè)計(jì)。4、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的軌跡規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)控制，闡述系統(tǒng)的控制算法和硬件實(shí)現(xiàn)。5、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。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于DSP的音頻編碼系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)MP3或AAC編碼，給出算法流程和代碼優(yōu)化。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于DSP的音頻濾波系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多種濾波類型如巴特沃斯、切比雪夫等，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和濾波算法。8、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）音頻處理電路，能夠?qū)崿F(xiàn)音頻信號(hào)的混音、特效等處理功能。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于圖像傳感器的車牌識(shí)別系統(tǒng)，能夠自動(dòng)識(shí)別車牌號(hào)碼，并將識(shí)別結(jié)果進(jìn)行輸出和存儲(chǔ)。10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能灌溉系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度自動(dòng)控制灌溉設(shè)備的開啟和關(guān)閉。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于CPLD的數(shù)字頻率計(jì)，測(cè)量范圍為1Hz至100MHz，精度為1Hz，給出硬件描述語言代碼和測(cè)試結(jié)果。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能車庫照明系統(tǒng)，根據(jù)車輛進(jìn)出自動(dòng)控制燈光的開啟和關(guān)閉。13、在一個(gè)算法中，需要快速找到一組數(shù)中的最大值和最小值。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合能夠以最少的比較次數(shù)完成這個(gè)任務(wù)？（）A.有序數(shù)組和遍歷B.鏈表和遍歷C.二叉搜索樹和中序遍歷D.堆和堆操作14、當(dāng)需要構(gòu)建一個(gè)能夠表示家族關(guān)系的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，假設(shè)每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)家庭成員，并且需要方便地查找某個(gè)成員的祖先和后代。以下哪種樹形結(jié)構(gòu)最合適？（）A.二叉樹B.二叉搜索樹C.多叉樹D.紅黑樹15、設(shè)計(jì)一個(gè)模擬信號(hào)數(shù)字化系統(tǒng)，包括抽樣、量化和編碼模塊，確定合適的抽樣頻率和量化級(jí)數(shù)，分析系統(tǒng)性能。二、簡答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述B+樹的范圍查詢操作的實(shí)現(xiàn)過程和優(yōu)勢(shì)。2、（本題5分）詳細(xì)闡述歸并排序算法的思想和步驟，并說明其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）詳細(xì)說明冒泡排序算法中如何判斷排序是否已經(jīng)完成。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)在線訂餐平臺(tái)的廚房管理系統(tǒng)需要記錄菜品制作進(jìn)度、廚師分配和出餐時(shí)間。菜品制作進(jìn)度包括進(jìn)度ID、菜品ID、制作階段、完成時(shí)間，廚師分配包括分配ID、菜品ID、廚師ID，出餐時(shí)間包括出餐ID、菜品ID、時(shí)間。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理廚房數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)菜品制作的監(jiān)控、廚師工作的合理安排、出餐時(shí)間的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，并優(yōu)化廚房工作流程。2、（本題5分）在一個(gè)在線視頻平臺(tái)中，需要管理視頻信息、用戶觀看歷史、視頻評(píng)論和點(diǎn)贊等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，支持視頻的上傳、刪除、查找和播放，用戶觀看歷史的記錄，視頻評(píng)論的管理和點(diǎn)贊數(shù)的統(tǒng)計(jì)，并能夠根據(jù)用戶行為推薦相關(guān)視頻。3、（本題5分）某城市的交通管理系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控道路的車流量，并根據(jù)車流量調(diào)整信號(hào)燈的時(shí)間。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠快速地統(tǒng)計(jì)各個(gè)路段的車流量，并及時(shí)更新信號(hào)燈的控制策略。4、（本題5分）某城市的智能停車系統(tǒng)需要記錄停車場(chǎng)的位置、車位數(shù)量、占用情況和收費(fèi)信息。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，幫助用戶快速找到空閑車位并計(jì)算停車費(fèi)用。5、（本題5分）某城市的公交系統(tǒng)需要對(duì)公交線路和站點(diǎn)進(jìn)行管理。線路和站點(diǎn)信息以有向無環(huán)圖的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查找從起點(diǎn)到終點(diǎn)經(jīng)過最少站點(diǎn)的公交線路；（2）判斷兩條公交線路是否存在交叉站點(diǎn)；（3）新增一條公交線路時(shí)，如何更新整個(gè)公交網(wǎng)絡(luò)；（4）計(jì)算每個(gè)站點(diǎn)的客流量。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。四、設(shè)計(jì)題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)一個(gè)學(xué)校的選課系統(tǒng)信息，包括課程信息、學(xué)生選課情況等，實(shí)現(xiàn)課