湖北國土資源職業(yè)學院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗W》2023-2024學年第一學期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁湖北國土資源職業(yè)學院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗W》2023-2024學年第一學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、設計一個自動控制系統(tǒng)中的速度控制器，用于控制電機的轉(zhuǎn)速，滿足特定的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能指標。2、設計一個基于無線通信技術(shù)的智能交通信號控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)實時交通流量優(yōu)化信號燈時間。3、利用數(shù)字電路技術(shù)，設計一個銀行自動取款機的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)取款、存款、轉(zhuǎn)賬等功能。4、在二叉樹的遍歷中，先序遍歷、中序遍歷和后序遍歷的順序不同。假設已知一棵二叉樹的先序遍歷和中序遍歷結(jié)果，能否唯一確定這棵二叉樹的結(jié)構(gòu)（）A.能B.不能C.有時能，有時不能D.以上都不對5、設計一個基于CCD圖像傳感器的圖像采集系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速圖像采集和數(shù)據(jù)傳輸，說明系統(tǒng)硬件組成和接口電路。6、設計一個具有自動校準功能的模擬信號采集系統(tǒng)，提高采集精度，給出系統(tǒng)的設計方案和校準算法。7、設計一個基于運算放大器的積分器電路，積分時間常數(shù)可調(diào)，輸入信號頻率范圍為0-100Hz。8、設計一個同步數(shù)字體系（SDH）的幀結(jié)構(gòu)生成和解析模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的復用和解復用功能。9、設計一個基于單片機的智能路燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境光照強度自動調(diào)節(jié)路燈的亮度，實現(xiàn)節(jié)能控制。10、設計一個音頻DAC轉(zhuǎn)換器電路，實現(xiàn)高保真音頻輸出，給出電路結(jié)構(gòu)和性能指標。11、利用射頻電路設計一個無線遙控器，能夠控制多個設備的工作狀態(tài)，給出遙控器的工作頻率和控制距離。12、假設在一個基因序列分析程序中，需要快速比較兩個基因序列的相似性，并找出最長的公共子序列。為了實現(xiàn)這個功能，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可以被應用？（）A.動態(tài)規(guī)劃結(jié)合二維數(shù)組B.貪心算法結(jié)合鏈表C.回溯算法結(jié)合棧D.分治算法結(jié)合樹13、設計一個正弦波信號發(fā)生器，采用DDS技術(shù)，頻率分辨率達到1Hz，輸出幅度穩(wěn)定，說明工作原理和硬件設計。14、使用單片機設計一個智能安防系統(tǒng)，能夠檢測入侵、火災等異常情況，并及時發(fā)出警報和通知用戶。15、設計一個數(shù)字圖像處理中的目標檢測系統(tǒng)，能夠準確檢測出特定目標，分析檢測的準確率和實時性。16、對于一個需要快速計算一個字符串的所有子串的問題，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最有效的？（）A.后綴數(shù)組和相關(guān)算法B.前綴樹和遍歷C.鏈表和字符串操作D.數(shù)組和循環(huán)17、設計一個無線充電器電路，能夠為手機、平板電腦等設備進行無線充電，充電功率為5W。18、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務調(diào)度是一個關(guān)鍵問題，需要根據(jù)任務的優(yōu)先級、截止時間等因素進行快速的調(diào)度決策。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于實時任務調(diào)度？（）A.優(yōu)先級隊列和調(diào)度算法B.棧和后進先出調(diào)度C.隊列和先進先出調(diào)度D.集合和隨機調(diào)度19、棧是一種特殊的線性表，遵循特定的操作原則。以下關(guān)于棧的描述，錯誤的是（）A.棧的操作遵循后進先出（LIFO）原則B.入棧和出棧操作的時間復雜度都為O(1)C.棧可以用數(shù)組或鏈表來實現(xiàn)D.棧只能用于實現(xiàn)簡單的數(shù)值計算，不能用于復雜的算法20、設計一個用于工業(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。21、設計一個無線通信收發(fā)系統(tǒng)，工作頻率在2.4GHz，采用FSK調(diào)制解調(diào)方式，通信距離達到100米，詳細闡述系統(tǒng)的硬件設計和軟件實現(xiàn)。22、設計一個基于DSP的語音識別系統(tǒng)，能夠識別特定的語音指令，給出算法原理和代碼實現(xiàn)。23、運用集成電路設計方法，設計一款用于智能電表的專用集成電路芯片，實現(xiàn)電能計量和數(shù)據(jù)通信功能。24、設計一個基于壓力傳感器和單片機的液位測量系統(tǒng)，實時監(jiān)測容器內(nèi)的液位高度。25、設計一個基于51單片機的智能安防系統(tǒng)，能夠檢測門窗的開關(guān)狀態(tài)、人體紅外信號，并通過GSM模塊發(fā)送報警短信。26、假設正在設計一個程序，用于管理學生的成績信息，包括學號、姓名、各科成績等。需要支持快速插入新的學生成績、按照成績進行排序以及查找特定學生的成績。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組合可能是最理想的？（）A.使用鏈表存儲學生信息，再使用冒泡排序進行排序B.用數(shù)組存儲學生信息，采用快速排序算法排序C.構(gòu)建二叉搜索樹來存儲學生信息，實現(xiàn)快速查找和排序D.利用哈希表存儲學生信息，不進行排序操作27、設計一個通信系統(tǒng)中的調(diào)制解調(diào)器，能夠?qū)崿F(xiàn)對模擬信號的數(shù)字化調(diào)制（如ASK、FSK、PSK）和相應的解調(diào)功能，并分析其性能。28、設計一個基于Wi-FiDirect的點對點無線通信系統(tǒng)，實現(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。29、設計一個用于雷達測距的收發(fā)電路，能夠測量目標距離并顯示，給出射頻電路設計和信號處理算法。30、快速排序是一種高效的排序算法。對于快速排序的性能和特點，以下描述哪一項是不正確的？（）A.快速排序通過選擇一個基準元素，將數(shù)組分為小于基準和大于基準的兩部分，然后對這兩部分分別進行排序B.快速排序在平均情況下的時間復雜度為O(nlogn)，最壞情況下的時間復雜度為O(n^2)C.快速排序是一種不穩(wěn)定的排序算法，可能會改變相同元素的相對順序D.快速排序的空間復雜度主要取決于遞歸調(diào)用的?？臻g，最壞情況下為O(n)二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線視頻會議系統(tǒng)需要對參會人員的狀態(tài)和發(fā)言順序進行管理。參會人員信息包括人員編號、姓名、狀態(tài)（在線/離線）、發(fā)言順序等。這些信息以三元組表的形式存儲。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）查詢在線參會人員名單；（2）調(diào)整參會人員的發(fā)言順序；（3）人員離線時更新狀態(tài)；（4）統(tǒng)計發(fā)言次數(shù)超過一定閾值的人員數(shù)量。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。2、（本題5分）某公司的項目管理系統(tǒng)需要存儲項目信息，如項目編號、項目名稱、負責人、項目進度、預算等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定項目、按照項目進度對項目進行排序、新增項目、修改項目信息以及結(jié)束項目。請選擇恰當?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細說明算法和代碼實現(xiàn)，以及性能分析。3、（本題5分）某在線考試系統(tǒng)需要記錄考生的考試信息，包括考生ID、考試科目、考試時間、答題情況、成績等。請設計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些考試數(shù)據(jù)，實現(xiàn)快速查詢考生成績、按科目統(tǒng)計平均分、分析答題情況，并支持新考試的安排和舊考試數(shù)據(jù)的歸檔。4、（本題5分）一個在線音樂制作平臺需要管理音樂項目、音軌、樂器和效果器等信息。設計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持音樂項目的創(chuàng)建和編輯，音軌的添加、刪除和調(diào)整，樂器和效果器的選擇和應用，并能夠?qū)崟r保存和恢復項目進度。5、（本題5分）某公司的員工信息（包括員工編號、姓名、年齡、部門、工資等）以哈希表的形式存儲。由于公司規(guī)模擴大，員工數(shù)量急劇增加，導致哈希沖突頻繁。請?zhí)岢龈倪M方案，重新設計哈希函數(shù)和解決沖突的方法，并分析改進后的時間復雜度和空間復雜度。同時，實現(xiàn)以下功能：（1）查找特定員工的信息；（2）統(tǒng)計每個部門的員工人數(shù)。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋如何在一個具有n個元素的數(shù)組中，查找第k小的元素，分析不同算法的實現(xiàn)思路和時間復雜度。2、（本題5分）分析在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，如何利用哈希表解決沖突以提高查找效率。3、（本題5分）解釋如何在一個具有n個頂點的無向圖中判斷是否存在自環(huán)。4、（本題5分）在一個具有n個節(jié)點的二叉樹中，如何計算樹的高度，給出遞歸和非遞歸兩種算法