北京航空航天大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法實驗（Python）》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁北京航空航天大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法實驗（Python）》

2023-2024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)計一個基于ZigBee技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測土壤濕度、溫度、酸堿度等參數(shù)。2、設(shè)計一個基于無線通信技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測與灌溉控制系統(tǒng)，實現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理。3、設(shè)計一個音頻功率放大器，采用甲乙類放大方式，輸出功率為50W，負載為8Ω，給出電路原理圖和元件參數(shù)選擇。4、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計一個電梯控制系統(tǒng)，實現(xiàn)電梯的上下運行、樓層?？亢统d檢測等功能。5、使用集成電路設(shè)計一個電壓比較器陣列，能夠同時比較多個輸入電壓，并輸出比較結(jié)果。6、設(shè)計一個射頻電路中的功率放大器線性化方案，提高放大器的線性度和效率。7、設(shè)計一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電路，能夠采集環(huán)境數(shù)據(jù)并通過無線方式傳輸?shù)街行墓?jié)點，節(jié)點具有低功耗和自組網(wǎng)功能。8、基于通信原理設(shè)計一個數(shù)字通信系統(tǒng)，包括信源編碼、信道編碼、調(diào)制解調(diào)等模塊，給出系統(tǒng)性能評估。9、在一個需要頻繁進行字符串匹配和查找的系統(tǒng)中，例如在搜索引擎的索引構(gòu)建中，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能會被優(yōu)先考慮？（）A.二叉樹，一般的二叉樹在字符串查找中效率不高B.字典樹（Trie），特別適合字符串的存儲和查找，節(jié)省空間和時間C.鏈表，查找效率低，不適合大量字符串的快速查找D.堆，主要用于排序和優(yōu)先級處理，不是字符串查找的首選10、設(shè)計一個基于ADC和微控制器的壓力測量系統(tǒng)，能夠測量0-100MPa的壓力，精度達到0.1MPa。11、設(shè)計一個基于LTC6804的電池組監(jiān)測系統(tǒng)，能夠同時監(jiān)測多個串聯(lián)電池的電壓和溫度，給出硬件電路和軟件算法。12、設(shè)計一個基于無線通信技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)灌溉控制系統(tǒng)，根據(jù)土壤濕度和氣象條件自動控制灌溉。13、設(shè)計一個基于DSP的數(shù)字音頻均衡器，能夠?qū)崿F(xiàn)多頻段的音頻均衡調(diào)節(jié)，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件算法。14、假設(shè)正在開發(fā)一個文件壓縮軟件，需要對文件中的重復(fù)數(shù)據(jù)進行識別和壓縮。為了有效地查找和處理重復(fù)的數(shù)據(jù)段，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最關(guān)鍵的？（）A.并查集，用于合并重復(fù)的數(shù)據(jù)段B.線段樹，統(tǒng)計數(shù)據(jù)段的出現(xiàn)頻率C.字典，存儲已經(jīng)出現(xiàn)過的數(shù)據(jù)段D.拓撲排序，確定數(shù)據(jù)段的處理順序15、利用通信技術(shù)，設(shè)計一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，能夠采集環(huán)境數(shù)據(jù)并通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽R聚節(jié)點。16、在一個循環(huán)隊列中，隊頭指針front指向隊頭元素的前一個位置，隊尾指針rear指向隊尾元素，若隊列的最大容量為m，那么判斷隊列為滿的條件是？（）A.(rear+1)%m==frontB.rear==frontC.rear+1==frontD.(rear-front+m)%m==017、設(shè)計一個光纖通信系統(tǒng)中的光發(fā)射機和接收機，確定合適的光源和探測器，計算系統(tǒng)的傳輸距離和帶寬。18、考慮一個航班預(yù)訂系統(tǒng)，需要存儲不同航班的信息，包括航班號、起降時間、座位數(shù)量等，并能夠快速地根據(jù)航班號、起降地點等條件進行查詢和預(yù)訂操作。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最優(yōu)的？（）A.二分查找算法和二叉搜索樹B.哈希表和線性探測解決沖突C.冒泡排序和鏈表D.選擇排序和數(shù)組19、設(shè)計一個數(shù)字圖像處理中的圖像壓縮質(zhì)量評估系統(tǒng)，包括客觀和主觀評估指標(biāo)的測量。20、設(shè)計一個簡單的機器人手臂控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多個關(guān)節(jié)的運動控制，包括電機驅(qū)動和位置反饋控制，闡述控制算法和系統(tǒng)實現(xiàn)。21、使用單片機設(shè)計一個智能心率監(jiān)測手環(huán)，能夠?qū)崟r監(jiān)測佩戴者的心率并進行異常報警。22、設(shè)計一個音頻濾波器數(shù)字控制與自動切換電路，能夠通過數(shù)字信號處理器（DSP）精確控制濾波器參數(shù)，并根據(jù)輸入音頻信號自動切換濾波器。23、設(shè)計一個太陽能路燈控制器擴展電路，能夠增加路燈的亮度調(diào)節(jié)和故障檢測功能，并且具有節(jié)能模式。24、設(shè)計一個智能電表的通信接口電路，能夠與上位機進行數(shù)據(jù)通信，包括接口類型選擇和電路設(shè)計。25、設(shè)計一個基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的森林火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，能夠及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并發(fā)出警報。26、設(shè)計一個基于模擬比較器的電池電量監(jiān)測系統(tǒng)，當(dāng)電量低于設(shè)定值時進行報警提示。27、設(shè)計一個簡單的集成電路放大器，要求具有特定的增益、帶寬和輸入輸出阻抗，分析其性能并優(yōu)化設(shè)計以滿足特定要求。28、二叉堆是一種特殊的二叉樹，常用于實現(xiàn)優(yōu)先隊列。假設(shè)我們正在使用一個最大堆。以下關(guān)于二叉堆的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.最大堆的根節(jié)點值是堆中所有節(jié)點值中的最大值B.向最大堆中插入一個元素后，需要通過調(diào)整保持堆的性質(zhì)C.最大堆常用于實現(xiàn)排序算法，如堆排序D.二叉堆只能是完全二叉樹，不能是不完全二叉樹29、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計一個用于音頻功率放大器的保護電路，防止過載和短路損壞設(shè)備。30、運用電子信息工程知識，設(shè)計一個智能交通管理系統(tǒng)，包括交通信號燈控制、車輛流量監(jiān)測和違章抓拍等功能。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某在線音樂教學(xué)平臺需要記錄課程信息、學(xué)生信息、學(xué)習(xí)進度、作業(yè)完成情況等。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來支持教學(xué)過程的管理，實現(xiàn)課程安排、學(xué)生學(xué)習(xí)情況跟蹤、作業(yè)批改和成績統(tǒng)計，能夠為學(xué)生提供個性化的學(xué)習(xí)方案。2、（本題5分）一個在線音樂平臺的歌單管理系統(tǒng)需要對用戶創(chuàng)建的歌單和歌曲信息進行管理。歌單信息包括歌單編號、名稱、歌曲列表等，歌曲信息包括歌曲ID、名稱、歌手等。這些信息以鄰接多重表的形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）查詢某個歌單中的歌曲；（2）向歌單中添加或刪除歌曲；（3）合并兩個歌單；（4）統(tǒng)計用戶創(chuàng)建的歌單數(shù)量。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）某銀行的賬戶管理系統(tǒng)需要對客戶的賬戶信息進行高效處理。賬戶信息包括賬戶編號、客戶姓名、余額、交易記錄等?？紤]使用AVL樹來存儲這些信息。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）開戶，插入新賬戶信息；（2）銷戶，刪除指定賬戶信息；（3）查詢賬戶余額；（4）按照交易金額對賬戶進行排序。分析所設(shè)計算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）一個社交網(wǎng)絡(luò)平臺需要管理用戶之間的好友關(guān)系。好友關(guān)系以鄰接表的形式存儲在圖結(jié)構(gòu)中。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）判斷兩個用戶是否為好友；（2）找出某個用戶的所有好友；（3）計算某個用戶的好友度數(shù)；（4）找出共同好友最多的兩個用戶。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。5、（本題5分）在一個在線考試培訓(xùn)系統(tǒng)中，需要管理課程資料、練習(xí)題、模擬考試和學(xué)員成績等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持課程資料的上傳和更新，練習(xí)題和模擬考試的生成和批改，學(xué)員成績的統(tǒng)計和分析，并能夠根據(jù)學(xué)員的學(xué)習(xí)情況進行針對性的輔導(dǎo)和建議。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細闡述基數(shù)排序中如何處理不同進制的數(shù)據(jù)。2、（本題5分）請詳細闡述順序表和鏈表在存儲結(jié)構(gòu)、插入和刪除操作的時間復(fù)雜度以及空間利用方面的區(qū)別，并舉例說明在何種情況下應(yīng)優(yōu)先選擇順序表，何種情況下應(yīng)優(yōu)先選擇鏈表。3、（本題5分）解釋在一個具有n個頂點的圖中，如何使用廣度優(yōu)先搜索計算兩點之間的最短路徑長度。4、（本題5分）論述在二叉樹的序列化和反序列化中