武漢學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁武漢學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、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)高通橢圓濾波器電路，截止頻率為500Hz，通帶波紋小于0.3dB，阻帶衰減不小于50dB，輸入信號頻率范圍為0-1kHz。2、根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的匯聚和轉(zhuǎn)發(fā)。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于無線通信技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)灌溉控制系統(tǒng)，根據(jù)土壤濕度和氣象條件自動(dòng)控制灌溉。4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號處理器（DSP）的音頻均衡器，能夠?qū)Σ煌l段的音頻信號進(jìn)行增益調(diào)整，改善音質(zhì)。5、設(shè)計(jì)一個(gè)具有溫度補(bǔ)償功能的壓力傳感器測量電路，提高測量精度，給出電路設(shè)計(jì)和溫度補(bǔ)償算法。6、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能評估中，時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度是重要的指標(biāo)，以下關(guān)于它們的說法，錯(cuò)誤的是：（）A.時(shí)間復(fù)雜度反映了算法執(zhí)行所需的時(shí)間與輸入規(guī)模之間的關(guān)系B.空間復(fù)雜度反映了算法執(zhí)行所需的存儲(chǔ)空間與輸入規(guī)模之間的關(guān)系C.優(yōu)先考慮時(shí)間復(fù)雜度較低的算法，空間復(fù)雜度可以忽略不計(jì)D.對于一些特殊的應(yīng)用場景，可能需要在時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度之間進(jìn)行權(quán)衡7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的自動(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)貨物的自動(dòng)入庫、出庫、存儲(chǔ)和檢索，提高倉儲(chǔ)效率。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Zigbee和GPRS的遠(yuǎn)程無線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和監(jiān)控，描述系統(tǒng)的硬件組成和軟件流程。9、在一個(gè)物流配送系統(tǒng)中，需要根據(jù)各個(gè)配送點(diǎn)的位置和貨物需求，規(guī)劃出最優(yōu)的配送路線，以最小化運(yùn)輸成本和時(shí)間。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于解決這類路徑規(guī)劃問題？（）A.蟻群算法使用的信息素矩陣B.模擬退火算法使用的隨機(jī)數(shù)生成器C.遺傳算法使用的染色體編碼D.A*算法使用的優(yōu)先級隊(duì)列10、設(shè)計(jì)一個(gè)模擬集成電路中的反饋放大器，實(shí)現(xiàn)特定的增益和帶寬要求，分析反饋對穩(wěn)定性的影響。11、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字音頻的多聲道處理系統(tǒng)，如5.1聲道或7.1聲道，實(shí)現(xiàn)音頻的空間定位和效果增強(qiáng)。12、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)中，動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配是常見的操作。假設(shè)我們正在動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配可以根據(jù)實(shí)際需求靈活地調(diào)整數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的大小B.動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配需要注意內(nèi)存泄漏和內(nèi)存碎片的問題C.釋放動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存時(shí)，必須使用對應(yīng)的釋放函數(shù)，否則會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏D.只要程序正常結(jié)束，動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存會(huì)自動(dòng)釋放，不需要手動(dòng)處理13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能家居控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對燈光、窗簾、空調(diào)等設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和智能場景切換功能。14、設(shè)計(jì)一個(gè)電子血壓計(jì)無線傳輸電路，能夠?qū)⒀獕河?jì)的測量數(shù)據(jù)通過無線方式傳輸?shù)绞謾C(jī)或電腦進(jìn)行分析和處理。15、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)中的噪聲抑制電路，降低系統(tǒng)內(nèi)部噪聲對信號的影響，分析噪聲抑制效果。16、設(shè)計(jì)一個(gè)紅外線測距電路，能夠測量物體與傳感器之間的距離，測量范圍為10cm到100cm，精度為±1cm。17、設(shè)計(jì)一個(gè)圖像處理中的邊緣檢測算法，并在實(shí)際圖像上進(jìn)行測試和優(yōu)化，分析算法的復(fù)雜度和準(zhǔn)確性。18、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號發(fā)生器擴(kuò)展電路，能夠增加信號發(fā)生器的輸出信號類型和參數(shù)調(diào)節(jié)范圍，并且具有脈沖寬度調(diào)制功能。19、設(shè)計(jì)一個(gè)高速串行通信系統(tǒng)，采用PCIe接口，傳輸速率達(dá)到10Gbps，說明硬件實(shí)現(xiàn)和協(xié)議棧。20、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)中前向糾錯(cuò)編碼（FEC）的性能評估和優(yōu)化方案，分析編碼增益和復(fù)雜度。21、隊(duì)列也是一種特殊的線性表，遵循先進(jìn)先出的原則。在實(shí)際應(yīng)用中，隊(duì)列常用于（）A.操作系統(tǒng)的作業(yè)調(diào)度B.圖的廣度優(yōu)先搜索算法C.緩存數(shù)據(jù)的管理D.以上都是22、使用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)智能煙霧報(bào)警器，能夠靈敏檢測煙霧并及時(shí)發(fā)出警報(bào)。23、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號濾波系統(tǒng)，支持在線參數(shù)調(diào)整和實(shí)時(shí)濾波，給出硬件設(shè)計(jì)和濾波算法優(yōu)化。24、設(shè)計(jì)一個(gè)用于醫(yī)療儀器的信號放大器，能夠放大微弱的生理信號，如心電、腦電等，給出電路設(shè)計(jì)和噪聲抑制方法。25、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇中，需要考慮多種因素。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇的考慮因素，不正確的是：（）A.數(shù)據(jù)的規(guī)模和操作的頻繁程度B.存儲(chǔ)空間的限制C.算法的復(fù)雜度和效率D.只根據(jù)個(gè)人喜好選擇，不考慮實(shí)際需求26、設(shè)計(jì)一個(gè)高頻功率放大器電路，工作頻率在100MHz以上，輸出功率不小于10W，效率不低于50%，給出電路結(jié)構(gòu)和調(diào)試方法。27、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號處理的音頻分離系統(tǒng)，能夠?qū)⒒旌弦纛l中的不同聲源分離出來。28、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽能熱水器控制器，能夠自動(dòng)控制水溫、水位和上水，描述電路原理和控制策略。29、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬濾波器和放大器的音頻前置放大與濾波系統(tǒng)，提升音頻輸入質(zhì)量。30、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、組織數(shù)據(jù)的方式。在眾多的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，線性表是一種基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。線性表具有多種存儲(chǔ)方式，如順序存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)。順序存儲(chǔ)的線性表在插入和刪除元素時(shí)，可能會(huì)面臨較大的移動(dòng)操作。假設(shè)一個(gè)順序存儲(chǔ)的線性表已經(jīng)存儲(chǔ)了大量元素，現(xiàn)在需要在中間位置插入一個(gè)新元素，以下關(guān)于這種操作的描述，正確的是：（）A.插入操作的時(shí)間復(fù)雜度為O(1)B.插入操作的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)C.插入操作無需移動(dòng)元素D.插入操作的時(shí)間復(fù)雜度與元素個(gè)數(shù)無關(guān)二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某學(xué)校的社團(tuán)管理系統(tǒng)需要管理社團(tuán)信息、成員信息、活動(dòng)安排和經(jīng)費(fèi)使用等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，實(shí)現(xiàn)社團(tuán)的創(chuàng)建、注銷和信息修改，成員的加入、退出和管理，活動(dòng)的組織和記錄，以及經(jīng)費(fèi)的收支和統(tǒng)計(jì)，并能夠評估社團(tuán)的活躍度和發(fā)展情況。2、（本題5分）某城市的停車場管理系統(tǒng)需要記錄車輛的入場時(shí)間、出場時(shí)間、車牌號和停車位置等信息。請?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，實(shí)現(xiàn)車輛的入場登記、出場結(jié)算、車位查詢和停車費(fèi)用計(jì)算，并能夠優(yōu)化車位分配以提高停車場的利用率。3、（本題5分）一個(gè)在線音樂平臺的歌單管理系統(tǒng)需要對用戶創(chuàng)建的歌單和歌曲信息進(jìn)行管理。歌單信息包括歌單編號、名稱、歌曲列表等，歌曲信息包括歌曲ID、名稱、歌手等。這些信息以鄰接多重表的形式存儲(chǔ)。請?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢某個(gè)歌單中的歌曲；（2）向歌單中添加或刪除歌曲；（3）合并兩個(gè)歌單；（4）統(tǒng)計(jì)用戶創(chuàng)建的歌單數(shù)量。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）一個(gè)在線購物車系統(tǒng)需要管理商品信息，包括商品編號、商品名稱、商品數(shù)量、商品單價(jià)、總價(jià)等。系統(tǒng)要能夠快速計(jì)算購物車總價(jià)、按照商品單價(jià)對商品進(jìn)行排序、添加商品、修改商品數(shù)量、刪除商品。請?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。5、（本題5分）一個(gè)電商網(wǎng)站的推薦系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的瀏覽歷史和購買行為為用戶推薦相關(guān)商品。用戶的行為數(shù)據(jù)以字符串的形式存儲(chǔ)，使用后綴樹來處理這些數(shù)據(jù)。請?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查找具有相似瀏覽歷史的用戶；（2）根據(jù)用戶的當(dāng)前瀏覽行為預(yù)測可能感興趣的商品；（3）更新用戶的行為數(shù)據(jù)；（4）處理大量用戶數(shù)據(jù)時(shí)，如何優(yōu)化后綴樹的性能。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。三、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）深入解釋在隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)中，循環(huán)隊(duì)列和鏈?zhǔn)疥?duì)列的區(qū)別，以及它們在不同場景下的適用性。2、（本題5分）詳細(xì)闡述計(jì)數(shù)排序的局限性和適用條件。3、（本題5分）深入解釋在具有n個(gè)元素的鏈表中，如何查找鏈表的中間節(jié)點(diǎn)，并給出兩種不同的實(shí)現(xiàn)方法和代碼示例。4、（本題5分）在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的無向圖中，如何判斷兩個(gè)頂點(diǎn)之間是否存在簡單路徑，