江南大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2022-2023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頁江南大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》

2022-2023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)計一個基于光電傳感器的物體計數(shù)系統(tǒng)，能夠準確計數(shù)通過檢測區(qū)域的物體數(shù)量。2、設(shè)計一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的能量有效數(shù)據(jù)采集方案，分析節(jié)點能耗和數(shù)據(jù)準確性。3、利用射頻技術(shù)設(shè)計一個藍牙音頻耳機，實現(xiàn)高質(zhì)量的無線音頻傳輸和控制功能。4、設(shè)計一個基于ADC的溫度測量系統(tǒng)，測量范圍為-50℃-150℃，精度為0.1℃，通過液晶顯示屏顯示測量結(jié)果。5、歸并排序是一種基于分治思想的排序算法。對于歸并排序的過程和特點，以下描述哪一項是不正確的？（）A.歸并排序?qū)?shù)組不斷地分成兩半，分別進行排序，然后將排序好的兩部分合并起來B.歸并排序在任何情況下的時間復(fù)雜度均為O(nlogn)，空間復(fù)雜度為O(n)C.歸并排序是一種穩(wěn)定的排序算法，能夠保持相同元素的相對順序D.歸并排序在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時，性能不如快速排序和冒泡排序6、設(shè)計一個簡單的圖像采集系統(tǒng)，使用CMOS圖像傳感器采集圖像，并通過USB接口將圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C進行顯示和存儲。7、設(shè)計一個數(shù)字電壓表自動校準電路，能夠定期自動對電壓表進行校準，提高測量精度。8、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。9、根據(jù)數(shù)字信號處理理論，設(shè)計一個視頻壓縮編碼的硬件加速模塊，提高視頻處理速度。10、字典樹（Trie樹）常用于字符串的存儲和查找。假設(shè)我們正在使用字典樹處理字符串集合。以下關(guān)于字典樹的描述，哪一項是不準確的？（）A.字典樹利用字符串的公共前綴來節(jié)省存儲空間和提高查找效率B.插入和查找操作在字典樹中的時間復(fù)雜度與字符串的長度有關(guān)C.字典樹可以方便地實現(xiàn)字符串的前綴匹配和搜索功能D.字典樹適合存儲大量短字符串，對于長字符串效果不佳11、設(shè)計一個數(shù)字電路中的移位寄存器應(yīng)用系統(tǒng)，如數(shù)據(jù)緩存和串行并行轉(zhuǎn)換。12、設(shè)計一個基于單片機的水位控制系統(tǒng)，能夠自動控制水泵的啟停，保持水位在設(shè)定范圍內(nèi)。13、設(shè)計一個基于UWB技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)，定位精度達到厘米級，說明系統(tǒng)組成和定位算法。14、在使用鏈表實現(xiàn)棧的操作時，假設(shè)需要彈出棧頂元素。以下關(guān)于鏈表棧的操作，哪個是正確的（）A.直接刪除鏈表的頭節(jié)點B.從鏈表的尾部刪除節(jié)點C.遍歷鏈表找到棧頂節(jié)點并刪除D.以上操作都不正確15、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。16、采用模擬電子技術(shù)設(shè)計一個音頻均衡器，能夠?qū)Σ煌l段的音頻信號進行獨立的增益調(diào)節(jié)。17、設(shè)計一個簡易的智能小車控制系統(tǒng)，能夠通過遙控器或自動模式實現(xiàn)前進、后退、轉(zhuǎn)彎等動作，包括電機驅(qū)動電路和控制算法設(shè)計。18、設(shè)計一個基于藍牙技術(shù)的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)短距離設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信，給出系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計。19、假設(shè)正在開發(fā)一個數(shù)據(jù)庫的索引優(yōu)化模塊，需要根據(jù)數(shù)據(jù)的分布和訪問模式選擇合適的索引結(jié)構(gòu)。如果數(shù)據(jù)的唯一性較高，以下哪種索引結(jié)構(gòu)可能是最佳選擇？（）A.B+樹索引，適合范圍查詢B.哈希索引，快速定位唯一值C.位圖索引，處理布爾值數(shù)據(jù)D.聚簇索引，按照數(shù)據(jù)物理存儲排序20、設(shè)計一個數(shù)字頻率計多功能顯示電路，能夠同時顯示頻率、周期、占空比等參數(shù)，并且具有圖形顯示功能。21、設(shè)計一個電子秤數(shù)據(jù)存儲電路，能夠?qū)㈦娮映拥臏y量數(shù)據(jù)存儲在本地或云端，方便查詢和分析。22、在排序算法中，選擇排序是一種簡單的排序方法，以下關(guān)于選擇排序的描述，正確的是：（）A.選擇排序在每一輪選擇未排序部分的最小元素，與當(dāng)前位置的元素交換B.選擇排序在最好和最壞情況下的時間復(fù)雜度都是O(nlogn)C.選擇排序是一種穩(wěn)定的排序算法，不會改變相同元素的相對順序D.選擇排序的空間復(fù)雜度較高，需要額外的大量輔助空間23、在圖這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，鄰接矩陣和鄰接表是兩種常見的存儲方式。假設(shè)一個圖的頂點數(shù)量很多，但邊的數(shù)量相對較少。為了節(jié)省存儲空間，以下哪種存儲方式可能更優(yōu)（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.十字鏈表D.都一樣，沒有區(qū)別24、設(shè)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。25、設(shè)計一個基于DSP的音頻濾波系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多種濾波類型如巴特沃斯、切比雪夫等，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和濾波算法。26、哈夫曼樹是一種特殊的帶權(quán)路徑長度最短的二叉樹，在數(shù)據(jù)壓縮等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。以下關(guān)于哈夫曼樹的描述，不準確的是：（）A.哈夫曼樹的構(gòu)建過程基于貪心算法，每次選擇權(quán)值最小的兩個節(jié)點合并B.通過哈夫曼樹可以為字符編碼，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效壓縮C.哈夫曼樹的帶權(quán)路徑長度是所有葉子節(jié)點的權(quán)值乘以路徑長度之和D.不同的字符集和權(quán)值分布會得到相同的哈夫曼樹結(jié)構(gòu)27、設(shè)計一個模擬集成電路中的運算放大器，滿足特定的增益、帶寬和輸入輸出阻抗要求，進行性能仿真。28、設(shè)計一個基于555定時器的脈沖產(chǎn)生電路，輸出頻率和占空比可調(diào)，給出電路原理圖和參數(shù)計算方法，分析其穩(wěn)定性和應(yīng)用場景。29、設(shè)計一個基于藍牙5.2的無線耳機，能夠?qū)崿F(xiàn)高品質(zhì)音頻播放和降噪功能，續(xù)航時間不小于20小時。30、設(shè)計一個智能溫度傳感器，能夠?qū)崟r測量環(huán)境溫度并通過無線方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮斩?，具備低功耗和高精度的特點。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線游戲的組隊系統(tǒng)需要對玩家的組隊信息進行管理。組隊信息包括隊伍編號、隊員列表、隊伍狀態(tài)等。這些信息以稀疏矩陣的形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）查詢某個隊伍的隊員信息；（2）玩家加入或退出隊伍時更新矩陣；（3）按照隊伍人數(shù)對隊伍進行排序；（4）統(tǒng)計空閑隊伍的數(shù)量。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）某醫(yī)院的體檢管理系統(tǒng)需要記錄體檢項目、體檢人員信息、體檢結(jié)果和建議等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，實現(xiàn)體檢項目的設(shè)置，體檢人員信息的錄入，體檢結(jié)果的存儲和分析，以及個性化的體檢建議生成，并能夠快速查詢和統(tǒng)計體檢數(shù)據(jù)。3、（本題5分）在一個在線游戲中，玩家的角色信息需要被實時更新和存儲。角色信息包括角色ID、角色名、等級、經(jīng)驗值、裝備列表、技能列表等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些角色數(shù)據(jù)，以便能夠快速查詢角色的詳細信息、按照等級進行排序、更新角色的經(jīng)驗值和裝備，并處理多個玩家同時進行的操作。4、（本題5分）某公司的項目任務(wù)分配系統(tǒng)需要對多個項目的任務(wù)和員工分配情況進行管理。任務(wù)信息包括任務(wù)編號、任務(wù)描述、負責(zé)人、截止日期等，員工信息包括員工編號、姓名、負責(zé)任務(wù)等?？紤]使用線索二叉樹來存儲這些信息。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）插入新的任務(wù)或員工信息；（2）刪除已完成的任務(wù)或離職員工信息；（3）按照截止日期對任務(wù)進行排序；（4）查找某個員工負責(zé)的所有任務(wù)。分析所設(shè)計算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。5、（本題5分）某城市的公共交通卡管理系統(tǒng)需要記錄用戶信息、充值記錄、消費記錄和卡余額等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，實現(xiàn)用戶的注冊、充值、消費和掛失操作，充值和消費記錄的查詢和統(tǒng)計，以及卡余額的實時更新，并能夠防范欺詐行為和保障用戶資金安全。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在一個順序表中，插入和刪除操作在平均情況下的時間復(fù)雜度分別是多少？并解釋為什么會是這樣的復(fù)雜度。2、（本題5分）解釋什么是后綴樹，并說明其在字符串匹配中的優(yōu)勢。3、（本題5分）對于一個具有n個元素的環(huán)形鏈表，如何判斷鏈表中是否存在環(huán)？請給出具體的算法思路和代碼示例。4、（本題5分）解釋如何使用冒泡排序?qū)︽湵磉M行排序，分析其與數(shù)組冒泡排