濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、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、使用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)音頻濾波器，能夠?qū)斎氲囊纛l信號(hào)進(jìn)行特定頻率范圍的濾波，如低通、高通或帶通濾波。2、采用模擬電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)寬帶放大器，能夠在較寬的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大。3、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)中的擾碼生成和解擾電路，分析擾碼對(duì)信號(hào)頻譜的影響。4、遞歸是一種在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法中常用的技術(shù)。以下關(guān)于遞歸的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.遞歸是指函數(shù)在其內(nèi)部調(diào)用自身的過(guò)程，常用于解決具有重復(fù)子問(wèn)題的問(wèn)題B.遞歸函數(shù)需要有終止條件，否則會(huì)導(dǎo)致無(wú)限遞歸，造成程序崩潰C.遞歸在處理樹(shù)形結(jié)構(gòu)和分治算法時(shí)非常方便，但可能會(huì)導(dǎo)致棧溢出的問(wèn)題D.遞歸的執(zhí)行效率總是高于非遞歸的實(shí)現(xiàn)方式，因此在所有情況下都應(yīng)該優(yōu)先使用遞歸5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Wi-FiDirect的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，描述系統(tǒng)的硬件組成和通信協(xié)議。6、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鑒相器，能夠測(cè)量?jī)蓚€(gè)輸入信號(hào)的相位差，精度達(dá)到1度，給出電路結(jié)構(gòu)和工作原理。7、利用射頻技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)Zigbee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用于采集環(huán)境數(shù)據(jù)并進(jìn)行短距離傳輸。8、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)編碼方案，如曼徹斯特編碼或差分曼徹斯特編碼，分析編碼效率和抗干擾能力。9、字符串匹配是一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題，KMP算法是一種高效的字符串匹配算法。假設(shè)主串為"ABABDABACDABABCABAB"，模式串為"ABABCABAB"，使用KMP算法進(jìn)行匹配，以下關(guān)于匹配過(guò)程的描述，哪個(gè)是正確的？（）A.不需要回溯主串指針B.每次匹配失敗都回溯主串指針到起始位置C.只回溯模式串指針，不回溯主串指針D.同時(shí)回溯主串指針和模式串指針10、根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)原理，設(shè)計(jì)一個(gè)校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案，確保校園內(nèi)各個(gè)區(qū)域都能穩(wěn)定接入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。11、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，能夠?qū)φZ(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行降噪處理，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件算法實(shí)現(xiàn)。12、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字時(shí)鐘電路，能夠顯示小時(shí)、分鐘和秒，具有校時(shí)功能，使用數(shù)碼管或液晶顯示屏進(jìn)行顯示，同時(shí)闡述其工作原理和主要元器件的選擇。13、鏈表是另一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，與數(shù)組相比具有不同的特點(diǎn)。以下關(guān)于鏈表的描述，不正確的是：（）A.鏈表中的元素通過(guò)指針鏈接在一起，存儲(chǔ)位置可以是不連續(xù)的，插入和刪除操作只需修改指針，效率較高B.單向鏈表只能從表頭向表尾遍歷，而雙向鏈表可以從表頭和表尾雙向遍歷，更加靈活C.鏈表的查找操作需要從頭節(jié)點(diǎn)依次遍歷，效率相對(duì)較低，但在不知道元素位置的情況下仍能進(jìn)行插入和刪除D.鏈表不需要預(yù)先分配連續(xù)的存儲(chǔ)空間，因此不會(huì)出現(xiàn)存儲(chǔ)空間浪費(fèi)的情況，且其內(nèi)存使用效率總是高于數(shù)組14、設(shè)計(jì)一個(gè)用于工業(yè)機(jī)器人的力傳感器接口電路，能夠準(zhǔn)確測(cè)量力和力矩信息，給出電路設(shè)計(jì)和信號(hào)處理方法。15、利用鎖相環(huán)技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)頻率合成器，能夠輸出穩(wěn)定的、可調(diào)節(jié)的頻率信號(hào)，給出頻率合成器的整體架構(gòu)和各部分的詳細(xì)設(shè)計(jì)。16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的有源濾波器電路，實(shí)現(xiàn)低通、高通、帶通或帶阻濾波功能，參數(shù)可調(diào)節(jié)。17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像采集與處理系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)采集圖像數(shù)據(jù)，并進(jìn)行邊緣檢測(cè)、圖像增強(qiáng)等基本圖像處理操作。18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字頻率合成器，輸出頻率穩(wěn)定度優(yōu)于10^-6，相位噪聲低于-100dBc/Hz@1kHz。19、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器，采用甲乙類放大方式，在4Ω負(fù)載下輸出功率不小于100W，給出電路設(shè)計(jì)和散熱方案。20、圖是一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在研究一個(gè)無(wú)向圖。以下關(guān)于圖的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.圖可以用鄰接矩陣或鄰接表來(lái)存儲(chǔ)，不同的存儲(chǔ)方式適用于不同的場(chǎng)景B.圖的深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索算法可以用于遍歷圖中的所有節(jié)點(diǎn)C.在無(wú)向圖中，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的邊是雙向的，邊的權(quán)值通常表示節(jié)點(diǎn)之間的距離或關(guān)系強(qiáng)度D.圖的最小生成樹(shù)是唯一的，無(wú)論使用哪種算法求解21、堆是一種特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，常用于實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列。以下關(guān)于堆的性質(zhì)，正確的是：（）A.大根堆中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的值都大于或等于其孩子節(jié)點(diǎn)的值B.小根堆中，根節(jié)點(diǎn)的值一定是堆中最小的值C.堆可以用數(shù)組實(shí)現(xiàn)，通過(guò)特定的計(jì)算方式可以快速定位節(jié)點(diǎn)的父子關(guān)系D.對(duì)堆進(jìn)行插入和刪除操作后，不需要重新調(diào)整堆的結(jié)構(gòu)以保持其性質(zhì)22、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以動(dòng)態(tài)調(diào)整大小的有序數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且支持高效的插入、刪除和查找操作，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.平衡二叉搜索樹(shù)，如AVL樹(shù)或紅黑樹(shù)，能保持平衡，操作效率高B.鏈表，插入和刪除方便，但查找效率低C.數(shù)組，動(dòng)態(tài)調(diào)整大小復(fù)雜，且插入和刪除操作可能導(dǎo)致大量元素移動(dòng)D.棧，不符合有序和動(dòng)態(tài)調(diào)整的要求23、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用中，優(yōu)先隊(duì)列常用于處理具有優(yōu)先級(jí)的任務(wù)。以下關(guān)于優(yōu)先隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)方式，錯(cuò)誤的是：（）A.可以用堆來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列，插入和刪除操作的時(shí)間復(fù)雜度都較低B.可以用有序數(shù)組來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列，但插入操作的時(shí)間復(fù)雜度較高C.可以用無(wú)序數(shù)組來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列，查找最大（或最?。┰氐臅r(shí)間復(fù)雜度為O(1)D.無(wú)論采用哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列，其性能都相同24、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的智能工廠環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度、濕度、粉塵濃度等環(huán)境參數(shù)。25、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的直流穩(wěn)壓電源，輸出電壓為5V和12V可選，最大輸出電流為1A，紋波電壓小于50mV。26、設(shè)計(jì)一個(gè)基于51單片機(jī)的電子時(shí)鐘，具有時(shí)分秒顯示、設(shè)置和鬧鐘功能，給出硬件電路和程序代碼。27、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電傳感器的自動(dòng)門控制系統(tǒng)，當(dāng)檢測(cè)到有人靠近時(shí)自動(dòng)開(kāi)門，一段時(shí)間后自動(dòng)關(guān)門。28、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Wi-Fi的智能家居安防系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)入侵檢測(cè)、視頻監(jiān)控和報(bào)警功能，闡述系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡(luò)配置。29、設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的IP地址分配方案，滿足特定網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的需求。30、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，能夠?qū)μ囟ǖ恼Z(yǔ)音指令進(jìn)行識(shí)別和響應(yīng)，分析其識(shí)別準(zhǔn)確率和實(shí)時(shí)性。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某公司的員工信息（包括員工編號(hào)、姓名、年齡、部門、工資等）以哈希表的形式存儲(chǔ)。由于公司規(guī)模擴(kuò)大，員工數(shù)量急劇增加，導(dǎo)致哈希沖突頻繁。請(qǐng)?zhí)岢龈倪M(jìn)方案，重新設(shè)計(jì)哈希函數(shù)和解決沖突的方法，并分析改進(jìn)后的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查找特定員工的信息；（2）統(tǒng)計(jì)每個(gè)部門的員工人數(shù)。2、（本題5分）一個(gè)在線圖書(shū)館的書(shū)籍借閱系統(tǒng)需要對(duì)書(shū)籍的借閱情況和讀者信息進(jìn)行管理。書(shū)籍信息包括書(shū)籍編號(hào)、書(shū)名、作者、借閱狀態(tài)等，讀者信息包括讀者編號(hào)、姓名、借閱記錄等。這些信息以并查集的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）讀者借閱書(shū)籍；（2）讀者歸還書(shū)籍；（3）查詢某本書(shū)是否可借；（4）統(tǒng)計(jì)某讀者的借閱次數(shù)。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）某在線考試系統(tǒng)的自動(dòng)判卷功能需要記錄題目信息、考生答案和標(biāo)準(zhǔn)答案。題目信息包括題目ID、題目?jī)?nèi)容、分值，考生答案包括考生ID、題目ID、答案內(nèi)容，標(biāo)準(zhǔn)答案包括題目ID、標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判卷，能夠快速對(duì)比考生答案和標(biāo)準(zhǔn)答案、計(jì)算考生得分，并統(tǒng)計(jì)題目得分率。4、（本題5分）一個(gè)在線租房平臺(tái)需要管理房源信息、租客信息、租賃合同和租金支付等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些信息，支持房源的發(fā)布、查找和修改，租客的注冊(cè)和信息管理，租賃合同的簽訂和租金支付記錄，并能夠保障交易的安全和糾紛處理。5、（本題5分）某外賣配送平臺(tái)需要根據(jù)騎手的位置和訂單信息進(jìn)行任務(wù)分配，確保高效配送。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實(shí)現(xiàn)訂單的合理分配和配送路徑規(guī)劃。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋如何使用桶排序?qū)σ欢ǚ秶鷥?nèi)的整數(shù)進(jìn)行排序，分析其適用條件和時(shí)間復(fù)雜度。2、（本題5分）在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的無(wú)向圖中，如何找出所有的割點(diǎn)，給出一種有效的算法并分析其時(shí)間復(fù)雜度。3、（本題5分）論述如何在一個(gè)有向圖中計(jì)算強(qiáng)連通分量，給出具體的算法步驟。4、