西安航空學院《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頁西安航空學院《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30個小題，每小題1分，共30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、設計一個基于CPLD的數(shù)字頻率計，測量范圍為1Hz至100MHz，精度為1Hz，給出硬件描述語言代碼和測試結(jié)果。2、已知一個帶權無向圖的頂點集合為{V1,V2,V3,V4,V5}，其對應的鄰接矩陣如下：（）|024∞∞||2013∞||41021||∞3205||∞∞150|使用Prim算法構(gòu)造最小生成樹，首先被選中的邊是？A.(V1,V2)B.(V2,V3)C.(V3,V5)D.(V2,V5)3、設計一個簡單的數(shù)字音頻解碼器，能夠解碼常見的音頻格式如MP3、WAV等，給出硬件設計和解碼算法。4、設計一個音頻放大器電路，能夠放大輸入的音頻信號，輸出功率在10W以上，并且具有音量調(diào)節(jié)功能。5、設計一個基于USBType-C接口的電源傳輸系統(tǒng)，支持PD快充協(xié)議，能夠提供不同的電壓和電流輸出，給出硬件設計和協(xié)議實現(xiàn)。6、利用通信技術，設計一個無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點，能夠采集環(huán)境數(shù)據(jù)并通過無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽R聚節(jié)點。7、設計一個基于運算放大器的音頻放大器電路，要求輸入阻抗不小于10kΩ，輸出功率不小于10W，總諧波失真小于1%。8、設計一個簡單的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，采用Zigbee技術，實現(xiàn)多個節(jié)點之間的通信，描述系統(tǒng)的硬件組成和軟件流程。9、快速排序是一種高效的排序算法。以下關于快速排序的描述，錯誤的是（）A.選擇一個基準元素，將數(shù)組分為小于基準和大于基準兩部分，然后對這兩部分分別排序B.快速排序的平均時間復雜度為O(nlog?n)，但在最壞情況下為O(n2)C.快速排序是一種不穩(wěn)定的排序算法D.快速排序每次都能將數(shù)組均勻地分成兩部分10、在一個交通流量監(jiān)測系統(tǒng)中，需要實時記錄不同路段的車輛數(shù)量，并能夠快速地找出車輛數(shù)量最多的路段和最少的路段。此外，還需要能夠動態(tài)地更新路段的車輛數(shù)量信息。對于這樣的需求，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最為合適？（）A.優(yōu)先隊列，能夠快速獲取最大或最小元素B.紅黑樹，保持數(shù)據(jù)的有序性并支持高效的插入和刪除C.跳表，實現(xiàn)快速的查找、插入和刪除操作D.線段樹，用于處理區(qū)間的統(tǒng)計和更新問題11、設計一個基于555定時器的三角波發(fā)生器，輸出頻率在10Hz至100Hz連續(xù)可調(diào)，說明電路原理和元件選擇。12、對于一個需要快速計算一個字符串的所有子串的問題，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最有效的？（）A.后綴數(shù)組和相關算法B.前綴樹和遍歷C.鏈表和字符串操作D.數(shù)組和循環(huán)13、設計一個基于微波技術的雷達測距系統(tǒng)，能夠準確測量目標物體的距離，并具有較高的分辨率和抗干擾能力。14、考慮到一個圖像識別系統(tǒng)，需要對圖像中的像素進行快速的鄰域訪問和操作，以檢測圖像的特征。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以有效地支持這種鄰域操作？（）A.二維數(shù)組B.十字鏈表C.鄰接表D.矩陣15、設計一個太陽能路燈控制器，能夠根據(jù)環(huán)境光強自動控制路燈的開關和亮度，描述電路原理和控制策略。16、設計一個用于電動汽車的電池管理系統(tǒng)（BMS），能夠監(jiān)測電池電壓、電流、溫度等參數(shù)，實現(xiàn)均衡充電和過充過放保護，闡述系統(tǒng)架構(gòu)和控制策略。17、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，排序算法是非常重要的一部分。冒泡排序是一種簡單的排序算法，它通過反復比較相鄰的元素并交換位置來將數(shù)組排序。對于一個包含n個元素的數(shù)組，冒泡排序的最壞時間復雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(logn)18、哈希表在解決沖突時有多種方法。關于解決哈希沖突的方法，以下描述哪一項是不正確的？（）A.開放尋址法通過在哈希表中尋找空閑位置來解決沖突B.鏈地址法將沖突的元素存儲在鏈表中C.再哈希法通過更換哈希函數(shù)來減少沖突D.無論采用哪種解決沖突的方法，哈希表的查找效率都不會受到影響19、根據(jù)通信原理，設計一個無線傳感器網(wǎng)絡的網(wǎng)關設備，實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的匯聚和轉(zhuǎn)發(fā)。20、設計一個數(shù)字電壓表，測量范圍為0至200V，采用分壓電阻實現(xiàn)，精度為1V，說明硬件電路和軟件算法。21、利用模擬電路技術，設計一個用于音頻設備的音頻均衡器，可調(diào)節(jié)不同頻段的音頻增益。22、利用數(shù)字邏輯電路設計一個交通流量統(tǒng)計系統(tǒng)，能夠?qū)Φ缆飞系能囕v數(shù)量進行實時統(tǒng)計和分析。23、設計一個基于運放的儀表放大器電路，增益可調(diào)范圍為1-1000倍，共模抑制比不小于80dB，輸入阻抗不小于1MΩ。24、基于通信編碼技術設計一個糾錯編碼系統(tǒng)，能夠?qū)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)進行編碼和糾錯，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?5、設計一個集成電路制造中的化學氣相沉積（CVD）設備控制系統(tǒng)，優(yōu)化工藝參數(shù)。26、設計一個高頻變壓器，工作頻率在100kHz，輸入電壓為24V，輸出電壓為12V/5A，給出變壓器參數(shù)計算和繞制方法。27、使用單片機設計一個智能家居安防監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)控家中情況，當有異常時進行圖像抓拍和報警。28、設計一個音頻放大器，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計、參數(shù)計算以及性能測試方案。29、設計一個程控交換系統(tǒng)中的呼叫處理模塊，實現(xiàn)呼叫的建立、保持和釋放功能，考慮信令交互和資源管理。30、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學習中，實踐是非常重要的。以下關于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實踐的描述，錯誤的是：（）A.通過實際編程實現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以加深對其理解B.可以通過解決實際問題來應用所學的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識C.實踐只需要在電腦上完成，不需要在現(xiàn)實場景中思考D.實踐過程中可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點和不足二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個快遞公司的包裹跟蹤系統(tǒng)需要記錄包裹的單號、運輸路徑、當前位置和預計送達時間。設計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)包裹狀態(tài)的實時查詢和跟蹤。2、（本題5分）某醫(yī)院的病人管理系統(tǒng)需要存儲病人的基本信息、病歷、診斷結(jié)果和治療方案等。請設計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲病人信息，實現(xiàn)病人信息的添加、刪除、查找和修改操作，并能夠根據(jù)病情嚴重程度對病人進行排序和優(yōu)先處理。3、（本題5分）某社交網(wǎng)絡平臺需要存儲用戶之間的好友關系，并能夠快速地查詢某個用戶的好友列表、共同好友以及二度好友。請選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并設計相應的算法來實現(xiàn)這些功能。4、（本題5分）某銀行的賬戶管理系統(tǒng)需要對客戶的賬戶信息進行高效處理。賬戶信息包括賬戶編號、客戶姓名、余額、交易記錄等?？紤]使用AVL樹來存儲這些信息。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）開戶，插入新賬戶信息；（2）銷戶，刪除指定賬戶信息；（3）查詢賬戶余額；（4）按照交易金額對賬戶進行排序。分析所設計算法的時間復雜度和空間復雜度。5、（本題5分）一個在線點餐系統(tǒng)需要管理菜品信息、菜單、用戶訂單和支付信息等。設計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持菜品的添加、刪除和修改，菜單的生成，用戶訂單的處理和支付信息的記錄，并能夠快速處理高峰時段的大量訂單和優(yōu)化配送路線。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋圖的連通性問題的變體，如弱連通圖、橋和割點等概念及檢測方法。2、（本題5分）深入分析在一個具有n個元素的鏈表中，如何刪除重復的節(jié)點。3、（本題5分）詳細闡述如何在一個具有n個元素的無序數(shù)組中，使用插入排序算法進行排序，分析其時間復雜度和空間復雜度。4、（本題5分）論述在一個具