和田職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編程實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第二學(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1頁，共3頁和田職業(yè)技術(shù)學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編程實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第二學(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25個小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、使用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，能夠檢測火災(zāi)跡象并及時(shí)發(fā)出警報(bào)和通知相關(guān)人員。2、設(shè)計(jì)一個基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和生產(chǎn)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警。3、設(shè)計(jì)一個基于ARM的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制，描述計(jì)算機(jī)的硬件架構(gòu)和軟件系統(tǒng)。4、對于一個需要頻繁合并和拆分的數(shù)據(jù)集合，假設(shè)我們正在設(shè)計(jì)一個數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能比較合適？（）A.鏈表B.數(shù)組C.樹D.哈希表5、設(shè)計(jì)一個音頻混響效果器，能夠?yàn)橐纛l信號添加混響效果，給出電路設(shè)計(jì)和效果參數(shù)調(diào)節(jié)。6、設(shè)計(jì)一個基于加速度傳感器的振動監(jiān)測系統(tǒng)，能夠監(jiān)測設(shè)備的振動情況，并進(jìn)行故障預(yù)警。7、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個用于音頻前置放大器的噪聲抑制電路，降低背景噪聲。8、在一個具有n個節(jié)點(diǎn)的二叉樹中，度為0的節(jié)點(diǎn)（即葉子節(jié)點(diǎn)）數(shù)量為n0，度為2的節(jié)點(diǎn)數(shù)量為n2，則n0和n2之間存在什么樣的關(guān)系？（）A.n0=n2-1B.n0=n2+1C.n0=2n2D.n0=n29、設(shè)計(jì)一個直流穩(wěn)壓電源，能夠提供穩(wěn)定的輸出電壓，具有過流保護(hù)和短路保護(hù)功能，給出電路設(shè)計(jì)和性能測試分析。10、設(shè)計(jì)一個基于霍爾傳感器的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)測量電機(jī)的轉(zhuǎn)速并將數(shù)據(jù)顯示出來。11、設(shè)計(jì)一個數(shù)字移相器，能夠?qū)崿F(xiàn)0至180度的連續(xù)相移，相移精度為0.1度，給出電路結(jié)構(gòu)和控制方法。12、隊(duì)列可以用于實(shí)現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索算法，以下關(guān)于隊(duì)列在該算法中的作用，描述不正確的是：（）A.隊(duì)列用于存儲待擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn)，按照先進(jìn)先出的順序進(jìn)行擴(kuò)展B.隊(duì)列可以保證搜索的廣度優(yōu)先性，即先訪問距離起始節(jié)點(diǎn)近的節(jié)點(diǎn)C.隊(duì)列在搜索過程中不需要進(jìn)行任何操作，只在開始和結(jié)束時(shí)使用D.隊(duì)列的容量大小對搜索的效率和結(jié)果沒有影響13、設(shè)計(jì)一個基于FPGA的數(shù)字通信收發(fā)系統(tǒng)，支持常見的通信協(xié)議，如UART、SPI等。14、設(shè)計(jì)一個基于微控制器的智能家電控制系統(tǒng)，能夠通過手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制家電的開關(guān)和工作模式，說明系統(tǒng)的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)。15、設(shè)計(jì)一個基于鎖相環(huán)的頻率合成器系統(tǒng)，能夠輸出頻率范圍為10MHz-1GHz，頻率分辨率為1Hz，相位噪聲小于-120dBc/Hz@1kHz偏移。16、設(shè)計(jì)一個基于FPGA的圖像增強(qiáng)系統(tǒng)，能夠提高圖像的對比度和亮度，說明算法和硬件實(shí)現(xiàn)。17、設(shè)計(jì)一個智能電表的通信接口電路，能夠與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，包括接口類型選擇和電路設(shè)計(jì)。18、設(shè)計(jì)一個數(shù)字濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)電路，如FIR濾波器，滿足特定的濾波性能指標(biāo)，進(jìn)行電路的調(diào)試和優(yōu)化。19、設(shè)計(jì)一個基于FPGA的高速數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)，支持AES或RSA加密算法，給出硬件實(shí)現(xiàn)和性能分析。20、設(shè)計(jì)一個基于Zigbee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的采集和傳輸，描述節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件通信協(xié)議。21、設(shè)計(jì)一個太陽能充電控制器，能夠?qū)μ柲茈姵匕宓妮敵鲞M(jìn)行控制和管理，實(shí)現(xiàn)對蓄電池的有效充電和保護(hù)。22、在樹型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，二叉樹是一種重要的類型。關(guān)于二叉樹的性質(zhì)，以下正確的是：（）A.一棵深度為k的滿二叉樹，其節(jié)點(diǎn)總數(shù)為2^k-1B.二叉樹的中序遍歷結(jié)果是節(jié)點(diǎn)值的升序排列（假設(shè)節(jié)點(diǎn)值為整數(shù)）C.任何一棵二叉樹，其葉子節(jié)點(diǎn)數(shù)一定等于度為2的節(jié)點(diǎn)數(shù)加1D.二叉樹的前序遍歷和后序遍歷結(jié)果一定不同23、設(shè)計(jì)一個音頻濾波器數(shù)字控制電路，能夠通過數(shù)字信號處理器（DSP）對濾波器的參數(shù)進(jìn)行精確控制，提高音頻質(zhì)量。24、設(shè)計(jì)一個高速并行通信系統(tǒng)，采用DDR3內(nèi)存接口，傳輸速率達(dá)到1066Mbps，說明硬件實(shí)現(xiàn)和時(shí)序控制。25、設(shè)計(jì)一個無線通信模塊抗干擾與加密電路，能夠提高無線通信的抗干擾能力，并對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保護(hù)。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述如何在一個具有n個元素的無序數(shù)組中，使用插入排序算法進(jìn)行排序，分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）詳細(xì)闡述在一個具有n個頂點(diǎn)和e條邊的帶權(quán)有向圖中，如何使用迪杰斯特拉算法求解單源最短路徑問題。3、（本題5分）論述貪心算法的特點(diǎn)和適用場景，舉例說明其可能存在的局限性。4、（本題5分）論述在拓?fù)渑判虻牟⑿谢瘜?shí)現(xiàn)中，如何提高處理效率。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個算法，利用鏈表實(shí)現(xiàn)一個棧，模擬表達(dá)式求值過程中的運(yùn)算符和操作數(shù)的存儲。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個算法，在一個有向圖中找出所有強(qiáng)連通分量。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個算法，用鄰接表表示一個無向圖，計(jì)算圖的連通分量個數(shù)。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個程序，使用計(jì)數(shù)排序?qū)o定的一組有限范圍內(nèi)的整數(shù)進(jìn)行排序，輸出排序后的數(shù)組。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個程序，實(shí)現(xiàn)對二叉搜索樹的高度計(jì)算功能，輸入一棵二叉搜索樹輸出其高度。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某學(xué)校的選課系統(tǒng)需要記錄課程和學(xué)生的選課信息。課程有課程ID、課程名稱、授課教師、容量等，學(xué)生選課信息包括學(xué)生ID、課程ID。請?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理選課數(shù)據(jù)，能夠快速查詢課程余量、學(xué)生選課情況、退選和補(bǔ)選操作，并統(tǒng)計(jì)每門課程的選課人數(shù)。2、（本題10分）一個學(xué)校的社團(tuán)管理系統(tǒng)需要存儲社團(tuán)的信息，如社團(tuán)編號、社團(tuán)名稱、社團(tuán)負(fù)責(zé)人、社團(tuán)成員名單、活動安排等。系統(tǒng)要支持快速查找特定社團(tuán)、按照社團(tuán)成員數(shù)量對社團(tuán)進(jìn)行排序、社團(tuán)納新和退社操作、修改社團(tuán)活動安排。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(shí)現(xiàn)，以及