延安大學《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》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頁延安大學

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2021-2022學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40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)計一個基于單片機的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測環(huán)境溫度，并通過控制加熱或制冷設(shè)備將溫度穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)，要求精度為±1℃，并給出硬件電路設(shè)計和軟件編程思路。2、考慮一個在線游戲的服務(wù)器端程序，需要實時地處理多個玩家的操作請求，并維護玩家的狀態(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)最適合用于存儲玩家的狀態(tài)數(shù)據(jù)？（）A.數(shù)組，能夠快速地隨機訪問元素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、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，棧是一種特殊的線性表，其操作具有特定的限制。以下關(guān)于棧的描述，正確的是：（）A.棧的插入和刪除操作只能在表的一端進行，按照后進先出的原則B.?？梢栽诒淼娜我馕恢眠M行插入和刪除操作，操作靈活C.棧的存儲空間可以是不連續(xù)的，通過指針來連接各個元素D.棧的元素存儲順序和取出順序沒有必然聯(lián)系，取決于操作的隨機性4、設(shè)計一個直流電機調(diào)速系統(tǒng)，采用PWM控制方式，實現(xiàn)電機的平滑調(diào)速，包括電路設(shè)計和控制算法。5、設(shè)計一個程控衰減器，衰減量可在0至60dB范圍內(nèi)程控調(diào)節(jié)，精度為1dB，給出電路實現(xiàn)和控制邏輯。6、設(shè)計一個基于FPGA的高速數(shù)據(jù)緩存系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的快速存儲和讀取，給出存儲結(jié)構(gòu)和控制邏輯。7、設(shè)計一個高通數(shù)字濾波器，截止頻率為1kHz，采樣頻率為4kHz，采用雙線性變換法進行設(shè)計。8、設(shè)計一個音頻濾波器電路，能夠?qū)斎氲囊纛l信號進行低通、高通、帶通和帶阻濾波，濾波頻率可調(diào)節(jié)。9、假設(shè)正在設(shè)計一個數(shù)據(jù)庫的索引結(jié)構(gòu)，需要支持快速的等值查詢、范圍查詢和排序操作。在這種情況下，以下哪種索引結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.B樹索引，平衡樹結(jié)構(gòu)，適用于多種查詢B.哈希索引，快速等值查詢，但不支持范圍查詢C.位圖索引，適合處理布爾值屬性的查詢D.全文索引，用于文本內(nèi)容的搜索10、設(shè)計一個基于ADC和微控制器的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠測量pH值、溶解氧、電導率等水質(zhì)參數(shù)。11、設(shè)計一個數(shù)字溫度計液位計擴展電路，能夠增加溫度計液位計的測量精度和穩(wěn)定性，并且具有遠程監(jiān)測功能。12、設(shè)計一個基于FPGA的數(shù)字信號濾波系統(tǒng)，支持在線參數(shù)調(diào)整和實時濾波，給出硬件設(shè)計和濾波算法優(yōu)化。13、設(shè)計一個簡單的數(shù)字示波器的觸發(fā)電路，能夠準確捕捉輸入信號的特定特征，闡述觸發(fā)電路的原理和設(shè)計。14、設(shè)計一個用于太陽能路燈的控制器，能夠根據(jù)光照強度自動控制路燈開關(guān)和亮度調(diào)節(jié)，給出電路原理和控制策略。15、設(shè)計一個基于STM32微控制器的電機調(diào)速系統(tǒng)，支持PWM調(diào)速和閉環(huán)控制，實現(xiàn)對直流電機或步進電機的精確調(diào)速，提供控制算法和程序框架。16、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計一個數(shù)字時鐘分頻器，將輸入時鐘信號分頻為不同頻率的輸出信號。17、考慮歸并排序算法，它將數(shù)組不斷分成兩半進行排序，然后合并。假設(shè)在合并兩個已排序的子數(shù)組時，需要額外的輔助空間來存儲元素。以下關(guān)于歸并排序的空間復雜度，哪個說法是準確的（）A.空間復雜度為O(1)B.空間復雜度為O(logn)C.空間復雜度為O(n)D.空間復雜度為O(n^2)18、設(shè)計一個基于FPGA的數(shù)字濾波器，實現(xiàn)低通、高通、帶通和帶阻濾波功能，給出設(shè)計過程和資源利用分析。19、線段樹是一種用于處理區(qū)間查詢和更新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。關(guān)于線段樹的應用，以下描述哪一項是不正確的？（）A.可以用于快速計算數(shù)組某一區(qū)間的和、最大值、最小值等B.對于頻繁的區(qū)間更新操作，線段樹能夠高效地處理C.線段樹的構(gòu)建和查詢操作的時間復雜度均為O(logn)D.線段樹只能用于處理數(shù)值類型的數(shù)據(jù)，不能處理其他類型的數(shù)據(jù)20、設(shè)計一個無線通信模塊抗干擾與加密電路，能夠提高無線通信的抗干擾能力，并對通信數(shù)據(jù)進行加密保護。二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）深入分析在一個具有n個元素的鏈表中，如何查找第k大的元素。2、（本題5分）闡述如何在一個具有n個頂點的圖中，使用深度優(yōu)先搜索算法計算頂點的連通分量個數(shù)，并分析其時間復雜度。3、（本題5分）說明二叉樹的遍歷算法在二叉樹的平衡檢查優(yōu)化問題、樹的對稱問題變種中的應用。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個哈希表，存儲字符串數(shù)據(jù)，處理沖突采用鏈地址法，實現(xiàn)插入、查找和刪除操作。2、（本題5分）設(shè)計一個程序，將給定的無序數(shù)組構(gòu)建為一個最大堆，輸出構(gòu)建后的堆。3、（本題5分）研究線段樹在區(qū)間求和操作中的更新策略，優(yōu)化時間復雜度。4、（本題5分）設(shè)計一個程序，在字符串中查找所有長度為k的子串，并判斷是否為回文串，輸出結(jié)果。5、（本題5分）設(shè)計一個基于鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于存儲學生的成績信息，包括學號、姓名和成績，實現(xiàn)添加、刪除、查找和修改學生成績的功能。四、綜合題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）一個圖書館的圖書采購管理系統(tǒng)需要存儲采購計劃的信息，如采購編號、圖書名稱、作者、出版社、預計采購數(shù)量、采購進度等。系統(tǒng)要支持快速查找特定采購計劃、按照預計采購數(shù)量對計劃進行排序、新增采購計劃、修改采購進度、取消采購計劃。請確定恰當?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細闡述算法