中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》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頁中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》

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25個(gè)小題，每小題1分，共25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)基于運(yùn)算放大器的儀表放大器，具有高共模抑制比和高增益，用于測量小信號。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于陀螺儀和加速度計(jì)的姿態(tài)測量系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)獲取物體的姿態(tài)信息。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能水表系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)用水量的計(jì)量、數(shù)據(jù)存儲和遠(yuǎn)程抄表功能。4、棧是一種特殊的線性表，遵循特定的操作原則。對于棧的操作，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.棧遵循先進(jìn)后出（FILO）的原則，只能在棧頂進(jìn)行插入和刪除操作B.可以使用數(shù)組或鏈表來實(shí)現(xiàn)棧的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)C.棧的入棧和出棧操作的時(shí)間復(fù)雜度均為O(1)D.棧的應(yīng)用非常廣泛，例如在表達(dá)式求值和函數(shù)調(diào)用中5、假設(shè)在一個(gè)資源分配系統(tǒng)中，有多個(gè)資源請求同時(shí)到達(dá)，系統(tǒng)需要根據(jù)資源的可用性和請求的優(yōu)先級進(jìn)行分配。為了有效地管理資源和請求，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以幫助實(shí)現(xiàn)高效的分配策略？（）A.集合B.映射C.鏈表集合D.樹狀數(shù)組6、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7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的視頻壓縮編碼系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)H.264或H.265編碼，給出硬件設(shè)計(jì)和資源利用。8、設(shè)計(jì)一個(gè)具有自動增益控制功能的放大器，能夠根據(jù)輸入信號的幅度自動調(diào)整增益，給出電路設(shè)計(jì)和性能測試報(bào)告。9、設(shè)計(jì)一個(gè)集成電路封裝結(jié)構(gòu)，滿足散熱、電氣性能和機(jī)械強(qiáng)度等要求，進(jìn)行封裝的可靠性分析。10、設(shè)計(jì)一個(gè)簡易的智能小車控制系統(tǒng)，能夠通過遙控器或自動模式實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等動作，包括電機(jī)驅(qū)動電路和控制算法設(shè)計(jì)。11、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)多功能顯示電路，能夠同時(shí)顯示頻率、周期、占空比等參數(shù)，并且具有圖形顯示功能。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的積分器電路，積分時(shí)間常數(shù)可調(diào)，用于對輸入信號進(jìn)行積分運(yùn)算。13、利用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)交流-直流變換器（AC-DCConverter），實(shí)現(xiàn)將交流電源轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電源輸出。14、樹的存儲方式有多種，如雙親表示法、孩子表示法、孩子兄弟表示法等。假設(shè)要快速找到一個(gè)節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)，以下哪種存儲方式可能最為合適？（）A.雙親表示法B.孩子表示法C.孩子兄弟表示法D.以上方式效果相同15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于555定時(shí)器的脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生頻率和占空比可調(diào)的方波脈沖信號，頻率范圍為1Hz-100kHz。16、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻均衡器自動預(yù)設(shè)電路，能夠根據(jù)不同的音樂類型自動預(yù)設(shè)均衡器的參數(shù)，提高音頻體驗(yàn)。17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的CAN總線通信控制器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)和錯(cuò)誤處理，給出硬件描述和測試方案。18、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻放大器失真補(bǔ)償電路，能夠?qū)Ψ糯笃鞯氖д孢M(jìn)行補(bǔ)償，提高音頻質(zhì)量。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于51單片機(jī)的智能車庫門控制系統(tǒng)，能夠通過遙控器和手機(jī)APP控制車庫門的開啟和關(guān)閉，并具備防夾功能。20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的正弦波振蕩器電路，輸出頻率為1kHz，幅度穩(wěn)定。21、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。22、設(shè)計(jì)一個(gè)無線遙控器擴(kuò)展電路，能夠增加遙控器的控制距離和控制功能，控制距離在50米以上。23、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于環(huán)境監(jiān)測的空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)，能夠檢測多種污染物的濃度。24、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的無線智能家居安防系統(tǒng)，能夠檢測門窗入侵、煙霧和燃?xì)庑孤┑惹闆r，并及時(shí)報(bào)警，說明系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡(luò)配置。25、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的數(shù)字圖像加密和解密系統(tǒng)，采用加密算法保證圖像安全，給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)和加密效果評估。二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述在并查集的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)改進(jìn)中，如何使用樹的高度或節(jié)點(diǎn)數(shù)量來優(yōu)化合并操作。2、（本題5分）詳細(xì)闡述在具有n個(gè)頂點(diǎn)的圖中，如何使用迪杰斯特拉（Dijkstra）算法求解每對頂點(diǎn)之間的最短路徑，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。3、（本題5分）詳細(xì)闡述如何在一個(gè)字符串中查找所有由相同字符組成的子串。4、（本題5分）闡述隊(duì)列在網(wǎng)絡(luò)通信中的應(yīng)用，如數(shù)據(jù)包的傳輸、流量控制等，并解釋其作用。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)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，用于管理一個(gè)超市的商品庫存信息（商品條碼、商品名稱、庫存數(shù)量、進(jìn)價(jià)、售價(jià)等），能夠?qū)崿F(xiàn)庫存的盤點(diǎn)、補(bǔ)貨和預(yù)警功能。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，利用二叉樹結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對一組整數(shù)的快速插入和刪除，同時(shí)保持樹的有序性。3、（本題5分）基于字典樹和圖的存儲結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一個(gè)程序，實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)域名的快速解析和管理。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示網(wǎng)絡(luò)流量分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的監(jiān)測和異常檢測功能。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)回溯算法，求解八皇后問題，輸出所有可能的解，并計(jì)算解的個(gè)數(shù)。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）一個(gè)在線圖書館系統(tǒng)需要管理大量的圖書信息，包括書名、作者、ISBN號、出版年份、館藏?cái)?shù)量等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些圖書信息，實(shí)現(xiàn)圖書的添加、刪除、查找、借閱和歸還操作，并能夠快速統(tǒng)計(jì)各類圖書的館藏?cái)?shù)量和借閱頻率。2、（本題10分）某銀行的賬戶管理系統(tǒng)需要存儲客戶的賬戶信息，如賬戶號碼、客戶姓名、余額、交易記錄等。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)賬戶的開戶、銷戶、存款、取款、轉(zhuǎn)賬等操作，同時(shí)能夠快速查詢賬戶余額和交易明細(xì)，保障賬戶數(shù)據(jù)的安全性和