湖北汽車工業(yè)學院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法Ⅱ》2022-2023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頁湖北汽車工業(yè)學院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法Ⅱ》

2022-2023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15個小題，每小題2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)計一個基于模擬乘法器和運放的乘法型ADC轉(zhuǎn)換電路，分析其轉(zhuǎn)換精度和速度。2、根據(jù)通信原理，設(shè)計一個衛(wèi)星導航接收機的前端電路，能夠接收和解碼衛(wèi)星導航信號。3、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4、設(shè)計一個基于鎖相環(huán)的時鐘同步系統(tǒng)，能夠使多個設(shè)備的時鐘保持同步，同步精度不大于1μs。5、運用通信網(wǎng)絡(luò)原理，設(shè)計一個智能物流倉儲管理系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)方案，實現(xiàn)貨物的實時定位和信息傳輸。6、隊列是另一種特殊的線性結(jié)構(gòu)，遵循先進先出的原則。假設(shè)一個系統(tǒng)中使用了隊列來處理任務(wù)。以下關(guān)于隊列的描述，哪一項是不正確的？（）A.隊列可以用于實現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索算法B.循環(huán)隊列可以有效地解決普通隊列可能出現(xiàn)的假溢出問題C.入隊和出隊操作的時間復雜度均為O(1)D.隊列的存儲結(jié)構(gòu)只能是數(shù)組，不能使用鏈表7、設(shè)計一個基于FPGA的數(shù)字濾波器，能夠?qū)斎氲臄?shù)字信號進行濾波處理，如低通、高通、帶通等，闡述硬件實現(xiàn)過程和仿真結(jié)果。8、設(shè)計一個電子秤電路，能夠測量物體的重量，測量范圍為0kg到10kg，精度為±0.01kg。9、設(shè)計一個基于STM32H7的高性能嵌入式系統(tǒng)，能夠運行復雜的實時操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，給出硬件架構(gòu)和軟件環(huán)境搭建。10、設(shè)計一個基于ADC和微控制器的風速風向測量系統(tǒng)，能夠同時測量風速和風向，并實時顯示。11、設(shè)計一個基于傳感器的智能火災(zāi)報警系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測環(huán)境中的煙霧濃度和溫度，當達到報警閾值時發(fā)出聲光報警信號。12、設(shè)計一個基于藍牙Mesh網(wǎng)絡(luò)的智能照明系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)群組控制和場景設(shè)置，說明系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡(luò)配置。13、設(shè)計一個無線通信模塊抗干擾電路，能夠提高無線通信的抗干擾能力，保證通信的穩(wěn)定性。14、假設(shè)正在實現(xiàn)一個文件系統(tǒng)，需要快速查找文件的目錄信息，并且支持文件和目錄的添加、刪除和修改操作。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合用于存儲目錄結(jié)構(gòu)的？（）A.平衡二叉樹，保持查找效率平衡B.紅黑樹，自平衡的二叉搜索樹C.B樹，適合外存存儲和大量數(shù)據(jù)查找D.哈希表，快速定位目錄項15、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理的圖像識別系統(tǒng)，能夠識別特定的物體或圖案。二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）詳細說明在字符串匹配的多模式匹配中，如AC自動機，如何實現(xiàn)高效的匹配。2、（本題5分）闡述如何在一個二叉樹中進行層次遍歷的非遞歸實現(xiàn)，給出算法步驟和實現(xiàn)代碼，并分析其時間復雜度和空間復雜度。3、（本題5分）解釋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中棧的應(yīng)用場景，如遞歸函數(shù)的實現(xiàn)、深度優(yōu)先搜索的輔助結(jié)構(gòu)等，并說明其原理。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某銀行的賬戶管理系統(tǒng)需要存儲客戶的賬戶信息，如賬戶號碼、客戶姓名、余額、交易記錄等。設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)賬戶的開戶、銷戶、存款、取款、轉(zhuǎn)賬等操作，同時能夠快速查詢賬戶余額和交易明細，保障賬戶數(shù)據(jù)的安全性和準確性。2、（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)，并詳細闡述算法和代碼實現(xiàn)，同時討論性能優(yōu)化方法。3、（本題5分）某在線考試的監(jiān)考系統(tǒng)需要實時監(jiān)控考生的答題狀態(tài)、行為異常和交卷時間。設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，保障考試的公平公正和順利進行。4、（本題5分）某酒店的客房預訂系統(tǒng)需要管理客房信息，包含客房編號、房型、價格、入住狀態(tài)、預訂客人姓名等。系統(tǒng)要支持快速查找特定客房、按照價格對客房進行排序、新增客房預訂、取消預訂以及修改客房的入住狀態(tài)。請設(shè)計合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供完整的代碼實現(xiàn)和性能分析。5、（本題5分）某在線游戲的組隊系統(tǒng)需要記錄隊伍信息和隊員信息，隊伍信息包括隊伍ID、隊伍名稱、隊長ID，隊員信息包括隊員ID、隊伍ID、角色信息。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理組隊數(shù)據(jù)，能夠快速查詢隊伍成員、解散隊伍、加入隊伍，并支持隊伍之間的對戰(zhàn)匹配。四、設(shè)計題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計一個程序，使用