北海康養(yǎng)職業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實驗》2023-2024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2頁，共2頁北海康養(yǎng)職業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實驗》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)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(shè)計一個數(shù)字頻率計高精度電路，能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的頻率測量，精度達(dá)到±0.01Hz。2、根據(jù)數(shù)字信號處理理論，設(shè)計一個圖像去模糊系統(tǒng)，能夠恢復(fù)模糊圖像的清晰細(xì)節(jié)。3、設(shè)計一個基于運算放大器的電壓比較器電路，能夠比較兩個輸入電壓的大小，并輸出相應(yīng)的高低電平信號。4、設(shè)計一個基于光電傳感器的自動門控制系統(tǒng)，當(dāng)有人靠近時自動開門，一段時間后自動關(guān)門。5、假設(shè)正在開發(fā)一個圖像識別系統(tǒng)，需要對圖像的特征向量進行存儲和分類。為了能夠快速地找到相似的特征向量和進行分類操作，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最有用的？（）A.K-D樹，用于多維數(shù)據(jù)的搜索和分類B.B樹，高效存儲和檢索大量數(shù)據(jù)C.線段樹，處理圖像特征的區(qū)間信息D.并查集，合并相似的特征向量6、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機存儲、組織數(shù)據(jù)的方式。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述，不準(zhǔn)確的是（）A.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)旨在提高數(shù)據(jù)的存儲效率和操作效率B.它是算法設(shè)計和分析的基礎(chǔ)，影響著程序的性能C.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只關(guān)注數(shù)據(jù)的存儲，不考慮數(shù)據(jù)的處理邏輯D.常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括數(shù)組、鏈表、棧、隊列等7、設(shè)計一個簡單的數(shù)字時鐘電路，能夠顯示小時、分鐘和秒，具有校時功能，使用數(shù)碼管或液晶顯示屏進行顯示，同時闡述其工作原理和主要元器件的選擇。8、設(shè)計一個簡單的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，工作頻率在ISM頻段，傳輸距離不小于100米，數(shù)據(jù)傳輸速率不低于1Mbps，說明系統(tǒng)組成和關(guān)鍵技術(shù)。9、隊列可以用于實現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索算法。對于隊列在廣度優(yōu)先搜索中的應(yīng)用，以下描述哪一項是不正確的？（）A.從起始節(jié)點開始，將其加入隊列，然后依次處理隊列中的節(jié)點B.對于每個節(jié)點，將其未訪問過的鄰接節(jié)點加入隊列C.隊列中的節(jié)點按照加入的先后順序進行處理，保證了廣度優(yōu)先的搜索順序D.在搜索過程中，不需要標(biāo)記已訪問的節(jié)點，因為隊列可以自動避免重復(fù)訪問10、設(shè)計一個光耦隔離的數(shù)字輸入輸出接口電路，實現(xiàn)電氣隔離和信號傳輸，給出電路設(shè)計和性能測試。11、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作中，可能會出現(xiàn)時間和空間的權(quán)衡。以下關(guān)于時間和空間權(quán)衡的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.有時候為了提高操作的時間效率，可能需要犧牲一些存儲空間，例如使用緩存來加速數(shù)據(jù)訪問B.某些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在節(jié)省空間的同時，可能會導(dǎo)致操作的時間復(fù)雜度增加，例如壓縮存儲的數(shù)組C.在任何情況下，都應(yīng)該優(yōu)先考慮時間效率，而忽略空間的消耗，因為時間往往比空間更寶貴D.時間和空間的權(quán)衡需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景和需求來決定，沒有絕對的最優(yōu)策略12、設(shè)計一個基于數(shù)字鎖相放大器的微弱信號檢測系統(tǒng)，能夠從強噪聲背景中檢測出微弱信號。13、設(shè)計一個基于霍爾傳感器的電流測量電路，能夠測量0-10A的直流電流，精度達(dá)到0.1A。14、設(shè)計一個基于深度學(xué)習(xí)的數(shù)字圖像分類系統(tǒng)，分析模型的準(zhǔn)確性和泛化能力。15、設(shè)計一個基于數(shù)字圖像處理的人臉識別考勤系統(tǒng)，提高考勤的準(zhǔn)確性和效率。16、設(shè)計一個基于光電傳感器的物體計數(shù)系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確計數(shù)通過檢測區(qū)域的物體數(shù)量。17、設(shè)計一個基于運算放大器的有源濾波器電路，實現(xiàn)低通、高通、帶通或帶阻濾波功能，參數(shù)可調(diào)節(jié)。18、設(shè)計一個數(shù)字圖像處理中的圖像融合算法，如基于小波變換的圖像融合，比較融合前后的圖像質(zhì)量。19、設(shè)計一個數(shù)字頻率計電路，能夠測量頻率范圍為1Hz-100MHz的正弦波、方波和脈沖波信號，測量精度不低于0.1%。20、樹的存儲結(jié)構(gòu)除了常見的二叉樹表示法，還有多叉樹的表示方法。關(guān)于多叉樹的存儲方式，以下描述哪一項是不正確的？（）A.可以使用孩子兄弟表示法來存儲多叉樹，便于實現(xiàn)樹的遍歷和操作B.父指針數(shù)組法通過為每個節(jié)點存儲指向其父節(jié)點的指針來表示多叉樹C.孩子鏈表法為每個節(jié)點建立一個孩子鏈表，存儲其所有孩子節(jié)點的信息D.無論采用哪種存儲方式，對多叉樹的操作效率都是相同的21、設(shè)計一個用于工業(yè)機器人的運動控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)點位控制、軌跡規(guī)劃和速度控制，說明控制算法和驅(qū)動器選型。22、設(shè)計一個音頻均衡器智能調(diào)節(jié)電路，能夠根據(jù)輸入音頻信號的特點自動調(diào)節(jié)均衡器的參數(shù)，實現(xiàn)智能調(diào)節(jié)。23、設(shè)計一個基于數(shù)字電位器的音量控制系統(tǒng)，能夠通過按鍵或旋轉(zhuǎn)編碼器調(diào)節(jié)音量大小。24、在一個大頂堆中，若父節(jié)點的索引為i，則其左子節(jié)點的索引為？（）A.2i+1B.2iC.2i-1D.i/225、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，假設(shè)需要存儲和操作一個學(xué)生成績的集合，并且能夠快速查找某個學(xué)生的成績、計算平均成績等操作。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的（）A.棧B.隊列C.二叉搜索樹D.哈希表26、設(shè)計一個基于FPGA的高速數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，支持SATA或NVMe接口，給出硬件設(shè)計和性能測試。27、設(shè)計一個電子血壓計數(shù)據(jù)分析電路，能夠?qū)ρ獕河嫓y量的數(shù)據(jù)進行分析和統(tǒng)計，為醫(yī)療診斷提供參考。28、設(shè)計一個基于FPGA的圖像縮放系統(tǒng)，能夠?qū)斎雸D像進行任意比例的縮放。29、設(shè)計一個基于運算放大器的求和放大器電路，能夠?qū)崿F(xiàn)多個輸入信號的加權(quán)求和。30、運用數(shù)字電路設(shè)計一個密碼鎖系統(tǒng)，用戶通過輸入正確的密碼才能打開鎖，同時具有錯誤輸入次數(shù)限制和報警功能。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某在線音樂平臺的歌曲管理系統(tǒng)需要存儲歌曲信息，如歌曲編號、歌曲名稱、歌手、專輯、播放次數(shù)等。系統(tǒng)要實現(xiàn)快速查找特定歌曲、按照播放次數(shù)對歌曲進行排序、新增歌曲、刪除歌曲以及更新歌曲的播放次數(shù)。請確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實現(xiàn)，同時討論性能優(yōu)化方法。2、（本題5分）一個學(xué)校的考場安排管理系統(tǒng)需要存儲考場的信息，如考場編號、考場位置、容納人數(shù)、考試科目、考試時間等。系統(tǒng)要支持快速查找特定考場、按照容納人數(shù)對考場進行排序、新增考場安排、修改考試時間、刪除不再使用的考場。請選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說明算法和代碼實現(xiàn)，以及性能評估。3、（本題5分）一個在線房產(chǎn)中介系統(tǒng)需要管理房源信息、房東信息、租客需求、租賃合同等。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)房源的發(fā)布、租客需求的匹配、合同的簽訂和管理，能夠保障交易的安全和透明。4、（本題5分）一個在線心理咨詢平臺需要管理咨詢師信息、咨詢案例、用戶問題和咨詢記錄等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持咨詢師的注冊和信息管理，咨詢案例的分類和存儲，用戶問題的提交和咨詢記錄的保存，并能夠保護用戶隱私和提供咨詢效果的評估。5、（本題5分）某學(xué)校的社團管理系統(tǒng)需要管理社團信息、成員信息、活動安排和經(jīng)費使用等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，實現(xiàn)社團的創(chuàng)建、注銷和信息修改，成員的加入、退出和管理，活動的組織和記錄，以及經(jīng)費的收支和統(tǒng)計，并能夠評估社團的活躍度和發(fā)展情況。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）描述二叉樹的遍歷算法在二叉樹的節(jié)點值之和問題、樹的坡度問題中的應(yīng)用。2、（本題5分）深入分析在一個具有n個元素的順序表中，如何進行排序算法的性能比較和分析。3、（本題5分）闡述如何在一個循環(huán)隊列中實現(xiàn)元素的入隊和出隊操作，給出算法步驟和實現(xiàn)代碼，并分析其時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）解釋什么是小根堆和大根堆，并說