湖南工程學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析課程設(shè)計》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析課程設(shè)計》2023-2024學(xué)年第二學(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)計一個音頻放大器，采用D類放大方式，效率達到90%以上，在8Ω負載下輸出功率不小于30W，給出電路設(shè)計和電磁兼容考慮。2、設(shè)計一個液晶顯示器（LCD）的驅(qū)動電路，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像的清晰顯示，具有對比度調(diào)節(jié)功能。3、設(shè)計一個基于PLC的物料輸送系統(tǒng)控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的物料需求實現(xiàn)自動輸送和分揀功能。4、設(shè)計一個基于ZigBee技術(shù)的智能工廠環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測溫度、濕度、粉塵濃度等環(huán)境參數(shù)。5、設(shè)計一個基于鎖相環(huán)技術(shù)的頻率合成器，輸出頻率范圍為100kHz-1GHz，頻率分辨率為1kHz。6、哈希表是一種通過哈希函數(shù)實現(xiàn)快速查找的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于哈希表的敘述中，錯誤的是（）A.哈希函數(shù)的設(shè)計直接影響哈希表的性能B.哈希沖突可以通過開放地址法或鏈地址法解決C.哈希表的查找時間復(fù)雜度為O(1)，在任何情況下都是最優(yōu)的D.哈希表在裝填因子較小時，性能較好7、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。8、設(shè)計一個光纖通信中的色散補償模塊，實現(xiàn)對色散的有效補償，分析系統(tǒng)性能改善情況。9、設(shè)計一個音頻均衡器，能夠?qū)σ纛l信號進行5段均衡調(diào)節(jié)，給出系統(tǒng)方案和濾波器參數(shù)計算。10、設(shè)計一個數(shù)字電壓表，能夠測量直流電壓和交流電壓，精度和量程滿足一定要求，提供電路設(shè)計和誤差分析。11、設(shè)計一個數(shù)字音頻處理中的音頻特效生成和控制模塊，分析特效的多樣性和可控性。12、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。13、在一個具有n個元素的有序數(shù)組中，使用二分查找查找一個特定元素，若查找不成功，最多需要比較多少次？（）A.log2(n)B.log2(n)-1C.log2(n)+1D.n14、設(shè)計一個基于ARM的車載信息娛樂系統(tǒng)，具備導(dǎo)航、多媒體播放和藍牙通信功能，描述系統(tǒng)架構(gòu)和軟件模塊。15、設(shè)計一個基于光電二極管的光強測量系統(tǒng)，能夠測量不同波長的光強，精度達到0.1μW/cm2。16、設(shè)計一個程控放大器，增益可在1至100倍之間程控調(diào)節(jié)，精度為1%，給出電路設(shè)計和控制邏輯。17、設(shè)計一個基于ADC和微控制器的氣體濃度檢測系統(tǒng)，能夠檢測多種常見氣體（如CO、CO?、CH?等）的濃度。18、鏈表是一種常見的鏈式存儲結(jié)構(gòu)。在鏈表中，又分為單鏈表、雙向鏈表和循環(huán)鏈表等。以下關(guān)于鏈表的敘述中，錯誤的是（）A.單鏈表中每個節(jié)點只有一個指向后繼節(jié)點的指針B.雙向鏈表中每個節(jié)點有兩個指針，分別指向前驅(qū)節(jié)點和后繼節(jié)點C.循環(huán)鏈表的尾節(jié)點指針指向頭節(jié)點，形成一個環(huán)形結(jié)構(gòu)D.鏈表的插入和刪除操作在任何位置都能高效完成，時間復(fù)雜度為O(1)19、運用電子電路知識，設(shè)計一個用于電動汽車充電樁的電源模塊，提供穩(wěn)定的直流輸出。20、設(shè)計一個數(shù)字電路中的計數(shù)器擴展方案，實現(xiàn)更高進制的計數(shù)功能，進行功能驗證和性能測試。21、設(shè)計一個基于模擬開關(guān)和運放的音頻混音系統(tǒng)，實現(xiàn)多個音頻信號的混合輸出。22、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計一個用于工業(yè)環(huán)境的粉塵濃度監(jiān)測系統(tǒng)，及時預(yù)警粉塵超標情況。23、設(shè)計一個正弦波信號發(fā)生器，頻率范圍為10Hz至1MHz，輸出幅度可調(diào)，失真度小于1%，說明電路原理和調(diào)試方法。24、根據(jù)傳感器原理，設(shè)計一個用于火災(zāi)預(yù)警的煙霧傳感器系統(tǒng)，能夠及時發(fā)出報警信號。25、設(shè)計一個基于FPGA的視頻圖像增強系統(tǒng)，能夠?qū)斎氲囊曨l圖像進行對比度增強、亮度調(diào)整等處理。26、利用射頻技術(shù)設(shè)計一個無線充電器，能夠為特定設(shè)備進行高效的無線充電，分析充電效率和安全性。27、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實際應(yīng)用中，根據(jù)不同的需求選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常重要。以下場景中，不適合使用鏈表的是（）A.需要頻繁在表頭或表尾進行插入和刪除操作B.對數(shù)據(jù)的隨機訪問要求較高C.數(shù)據(jù)量不確定，需要動態(tài)分配內(nèi)存D.存儲空間有限，需要節(jié)省內(nèi)存28、假設(shè)正在設(shè)計一個數(shù)據(jù)庫的索引結(jié)構(gòu)，需要支持快速的等值查詢、范圍查詢和排序操作。在這種情況下，以下哪種索引結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.B樹索引，平衡樹結(jié)構(gòu)，適用于多種查詢B.哈希索引，快速等值查詢，但不支持范圍查詢C.位圖索引，適合處理布爾值屬性的查詢D.全文索引，用于文本內(nèi)容的搜索29、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計一個計數(shù)器和定時器，實現(xiàn)計數(shù)和定時功能，并可設(shè)置不同的工作模式。30、設(shè)計一個簡單的數(shù)字電視信號接收器，能夠接收和解碼數(shù)字電視信號，給出硬件設(shè)計和解碼算法。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某電商倉庫管理系統(tǒng)需要存儲貨物的種類、數(shù)量、存放位置和入庫出庫時間等信息。請設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲貨物信息，支持貨物的入庫、出庫、盤點和庫存查詢操作，并能夠根據(jù)貨物的入庫時間和保質(zhì)期進行優(yōu)先出庫處理。2、（本題5分）一家酒店的預(yù)訂系統(tǒng)需要記錄房間信息和預(yù)訂記錄，房間信息包括房間號、房間類型、價格、可預(yù)訂狀態(tài)，預(yù)訂記錄包括預(yù)訂ID、房間號、入住時間、退房時間、客人姓名。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理預(yù)訂數(shù)據(jù)，實現(xiàn)房間的快速預(yù)訂、取消預(yù)訂、查詢房間可用性，并統(tǒng)計不同時間段的預(yù)訂率。3、（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。4、（本題5分）一個倉庫的貨物分類管理系統(tǒng)需要對不同類型的貨物進行分類存儲和管理，包括貨物編號、貨物名稱、貨物類別、貨物數(shù)量、存放位置等信息。系統(tǒng)要支持快速查找特定類別貨物、按照貨物數(shù)量對貨物進行排序、新增貨物類別、修改貨物信息、刪除貨物。請選擇恰當(dāng)?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。5、（本題5分）在一個在線旅游攻略分享平臺中，需要管理目的地信息、用戶攻略、景點評價和熱門路線等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持目的地和景點的添加、刪除和修改，用戶攻略的發(fā)布和分享，景點評價的管理，以及熱門路線的推薦，并能夠根據(jù)用戶興趣和行為進行個性化的攻略推送。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細說明冒泡排序算法中如何判斷排序是否已經(jīng)完成。2、（本題5分）論述如何使用貪心算法解決背包問題的不同變種。3、（本題5分）請詳細闡述在順序表中進行插入操作時，平均移動元素次數(shù)的計算方法，并說明在什么情況下移動元素的次數(shù)最多。4、（本題5分）詳細論述在一個具有n個頂點的有向圖中，如何判斷是否為有向無