中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法基礎(chǔ)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法基礎(chǔ)》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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Wi-Fi的智能家電控制系統(tǒng)，能夠通過手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制家中的電視、空調(diào)、冰箱等家電設(shè)備的開關(guān)和工作模式。2、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，能夠測量直流電壓并以數(shù)字形式顯示，給出測量精度和量程。3、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字音頻播放器電路，能夠播放MP3、WAV等格式的音頻文件，具有音量調(diào)節(jié)、播放/暫停、上一曲/下一曲等功能。4、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的電力線通信系統(tǒng)，能夠在電力線上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，包括調(diào)制解調(diào)電路和通信協(xié)議。5、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器的散熱系統(tǒng)，保證放大器在高功率輸出時(shí)的穩(wěn)定工作，給出散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和熱分析。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的智能倉儲貨物定位系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)獲取貨物的位置信息。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的高速數(shù)據(jù)通信接口，支持PCIe或以太網(wǎng)接口，給出硬件設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)開發(fā)。8、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)，采用計(jì)數(shù)法和測周期法相結(jié)合，測量范圍為1Hz至100MHz，給出系統(tǒng)方案和誤差分析。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字頻率計(jì)，能夠測量輸入信號的頻率，具有較高的測量精度和較寬的測量范圍。10、字典樹（Trie樹）常用于字符串的存儲和查找。假設(shè)我們正在使用字典樹處理字符串集合。以下關(guān)于字典樹的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.字典樹利用字符串的公共前綴來節(jié)省存儲空間和提高查找效率B.插入和查找操作在字典樹中的時(shí)間復(fù)雜度與字符串的長度有關(guān)C.字典樹可以方便地實(shí)現(xiàn)字符串的前綴匹配和搜索功能D.字典樹適合存儲大量短字符串，對于長字符串效果不佳11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Wi-FiDirect的無線打印服務(wù)器，支持多種打印機(jī)類型，給出系統(tǒng)架構(gòu)和軟件實(shí)現(xiàn)。12、隊(duì)列可以用于實(shí)現(xiàn)廣度優(yōu)先遍歷算法。在廣度優(yōu)先遍歷中，以下關(guān)于隊(duì)列的使用描述錯(cuò)誤的是（）A.從起始節(jié)點(diǎn)開始，將其入隊(duì)B.每次取出隊(duì)頭節(jié)點(diǎn)，并將其未訪問的鄰接節(jié)點(diǎn)入隊(duì)C.直到隊(duì)列為空，遍歷結(jié)束D.隊(duì)列中的節(jié)點(diǎn)順序與遍歷順序無關(guān)13、根據(jù)傳感器原理，設(shè)計(jì)一個(gè)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的物體位置檢測系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確檢測物體的位置并反饋給控制系統(tǒng)。14、設(shè)計(jì)一個(gè)用于智能電表的通信模塊，支持GPRS或NB-IoT通信方式，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸和抄表功能，給出硬件設(shè)計(jì)和通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)。15、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)ASK、FSK、PSK等調(diào)制方式，給出系統(tǒng)的硬件電路和軟件實(shí)現(xiàn)。16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能倉儲管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)貨物的自動(dòng)入庫、出庫和庫存盤點(diǎn)。17、已知一個(gè)完全二叉樹的節(jié)點(diǎn)總數(shù)為n，若其深度為h（根節(jié)點(diǎn)所在層為1），則以下關(guān)于h的表達(dá)式正確的是？（）A.log2(n)B.log2(n)+1C.floor(log2(n))D.floor(log2(n))+118、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字示波器，帶寬為100MHz，采樣率為1GSa/s，具備基本的測量功能，如峰峰值、頻率等，說明硬件架構(gòu)和軟件界面設(shè)計(jì)。19、在一個(gè)長度為n的字符串中，使用樸素的模式匹配算法查找一個(gè)長度為m的子串，其最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(m)C.O(nm)D.O(n+m)20、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號處理中窗函數(shù)的選擇和應(yīng)用方案，分析不同窗函數(shù)對信號處理結(jié)果的影響。二、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)說明在字符串匹配的多模式匹配中，如AC自動(dòng)機(jī)，如何實(shí)現(xiàn)高效的匹配。2、（本題5分）闡述并查集中如何利用啟發(fā)式合并策略提高整體性能。3、（本題5分）闡述跳表這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的原理和實(shí)現(xiàn)，比較其與普通鏈表在查找性能上的差異。4、（本題5分）論述在一個(gè)順序存儲的二叉樹中，如何通過數(shù)組下標(biāo)快速確定節(jié)點(diǎn)的父子關(guān)系。5、（本題5分）解釋什么是并查集的路徑壓縮優(yōu)化策略，說明其原理和實(shí)現(xiàn)方法，并分析其對并查集操作效率的影響。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用循環(huán)隊(duì)列存儲醫(yī)院的掛號信息，實(shí)現(xiàn)掛號的排隊(duì)和叫號功能。2、（本題5分）研究伸展樹在頻繁插入和刪除交替情況下的性能，提出改進(jìn)措施。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在有序數(shù)組中進(jìn)行二分查找的同時(shí)統(tǒng)計(jì)目標(biāo)值出現(xiàn)的次數(shù)，輸出次數(shù)。4、（本題5分）使用雙向鏈表和迪杰斯特拉算法，設(shè)計(jì)一個(gè)程序，為一個(gè)電商物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃配送路徑，使配送時(shí)間最短。5、（本題5分）利用隊(duì)列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一個(gè)超市促銷活動(dòng)排隊(duì)系統(tǒng)，模擬顧客參與活動(dòng)的過程。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）一個(gè)在線教育平臺的作業(yè)批改系統(tǒng)需要記錄學(xué)生的作業(yè)提交情況、批改結(jié)果和教師評語。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來方便教師查閱和統(tǒng)計(jì)學(xué)生的作業(yè)表現(xiàn)。2、（本題10分）某在線學(xué)習(xí)平臺需要管理課程的章節(jié)和學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，課程章節(jié)包括章節(jié)ID、章節(jié)名稱、課程ID、內(nèi)容，學(xué)習(xí)進(jìn)度包括學(xué)生ID、章節(jié)ID、學(xué)習(xí)時(shí)間、完成狀態(tài)。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些數(shù)據(jù)，能夠快速查詢學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、統(tǒng)計(jì)章節(jié)的完成率，并為學(xué)生推薦未學(xué)習(xí)的章節(jié)。3、（本題10分）一個(gè)在線學(xué)習(xí)平臺需要