武漢學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁武漢學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、設(shè)計(jì)一個(gè)基于陀螺儀和加速度計(jì)的姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)獲取物體的姿態(tài)信息。2、假設(shè)要對(duì)一組整數(shù)進(jìn)行排序，這些整數(shù)的范圍較?。ɡ?到100），并且數(shù)據(jù)量較大。以下哪種排序算法在這種情況下可能表現(xiàn)最佳？（）A.冒泡排序B.插入排序C.快速排序D.計(jì)數(shù)排序3、設(shè)計(jì)一個(gè)集成電路制造工藝中的離子注入工藝參數(shù)優(yōu)化方案，提高注入的均勻性和準(zhǔn)確性。4、利用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)電動(dòng)汽車充電樁的功率模塊，實(shí)現(xiàn)高效充電和電能轉(zhuǎn)換。5、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)編碼方案，如曼徹斯特編碼或差分曼徹斯特編碼，分析編碼效率和抗干擾能力。6、設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的IP地址分配方案，滿足特定網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的需求。7、設(shè)計(jì)一個(gè)5V轉(zhuǎn)±12V的DC-DC電源轉(zhuǎn)換電路，輸出電流不小于0.5A，給出原理圖和元件選型。8、設(shè)計(jì)一個(gè)具有溫度補(bǔ)償功能的壓力傳感器測(cè)量電路，提高測(cè)量精度，給出電路設(shè)計(jì)和溫度補(bǔ)償算法。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電傳感器的物體計(jì)數(shù)系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確計(jì)數(shù)通過檢測(cè)區(qū)域的物體數(shù)量。10、哈希表是一種高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于哈希表的描述，不正確的是：（）A.哈希表通過哈希函數(shù)將關(guān)鍵字映射到存儲(chǔ)位置B.哈希表的查找、插入和刪除操作的平均時(shí)間復(fù)雜度都接近O(1)C.哈希沖突是指不同的關(guān)鍵字映射到了相同的存儲(chǔ)位置D.哈希表不需要處理哈希沖突11、在排序算法的改進(jìn)和優(yōu)化中，常常結(jié)合多種算法的優(yōu)點(diǎn)。以下關(guān)于混合排序算法的敘述，錯(cuò)誤的是（）A.可以將快速排序和插入排序結(jié)合，在小規(guī)模數(shù)據(jù)時(shí)使用插入排序B.混合排序算法能夠在不同情況下發(fā)揮不同算法的優(yōu)勢(shì)，提高整體性能C.設(shè)計(jì)混合排序算法時(shí)，需要考慮不同算法之間的切換時(shí)機(jī)和條件D.混合排序算法一定比單一的排序算法性能更好12、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個(gè)密碼鎖控制系統(tǒng)，通過輸入正確的密碼實(shí)現(xiàn)開鎖，具有錯(cuò)誤輸入報(bào)警功能。13、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理中窗函數(shù)的選擇和應(yīng)用方案，分析不同窗函數(shù)對(duì)信號(hào)處理結(jié)果的影響。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)車位檢測(cè)、車輛引導(dǎo)和收費(fèi)管理等功能。15、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的無線充電系統(tǒng)，輸出功率為5W，充電效率不低于70%，能夠?yàn)槭謾C(jī)等設(shè)備進(jìn)行無線充電。16、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器，采用甲乙類放大方式，輸出功率為50W，負(fù)載為8Ω，給出電路原理圖和元件參數(shù)選擇。17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)，支持常見的調(diào)制方式（如QPSK、16QAM等）的解調(diào)。18、堆是一種特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，常用于實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列。在最大堆中，以下說法錯(cuò)誤的是（）A.父節(jié)點(diǎn)的值大于等于子節(jié)點(diǎn)的值B.可以通過堆排序?qū)崿F(xiàn)升序排列C.插入和刪除元素的時(shí)間復(fù)雜度均為O(logn)D.堆一定是完全二叉樹19、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）圖像處理電路，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像的濾波、增強(qiáng)等處理功能。20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的圖像壓縮系統(tǒng)，能夠?qū)D像進(jìn)行高效壓縮，減少存儲(chǔ)空間和傳輸帶寬需求。21、設(shè)計(jì)一個(gè)正弦波信號(hào)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。22、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器，要求在一定負(fù)載下輸出較大功率，且具有良好的音質(zhì)，提供電路設(shè)計(jì)和性能測(cè)試。23、設(shè)計(jì)一個(gè)藍(lán)牙音頻傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的音頻無線傳輸，距離不小于10米，詳細(xì)描述系統(tǒng)方案和編碼算法。24、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器的保護(hù)電路，能夠在過流、過壓、過熱等情況下保護(hù)放大器和揚(yáng)聲器，給出電路設(shè)計(jì)和保護(hù)機(jī)制。25、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)超市電子秤的稱重控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確稱重和計(jì)價(jià)功能。26、利用射頻電路設(shè)計(jì)一個(gè)無線射頻識(shí)別（RFID）讀寫器，實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽的讀取和寫入操作。27、考慮到一個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的索引結(jié)構(gòu)，為了能夠快速地進(jìn)行范圍查詢和隨機(jī)訪問，同時(shí)保持較好的空間利用率和插入、刪除性能，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能會(huì)被采用？（）A.B+樹B.紅黑樹C.AVL樹D.字典樹28、在一個(gè)算法中，需要快速找到一組數(shù)中的最大值和最小值。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合能夠以最少的比較次數(shù)完成這個(gè)任務(wù)？（）A.有序數(shù)組和遍歷B.鏈表和遍歷C.二叉搜索樹和中序遍歷D.堆和堆操作29、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的鋰電池充電管理系統(tǒng)，能夠?qū)︿囯姵剡M(jìn)行恒流恒壓充電，充電終止電壓為4.2V，充電電流可調(diào)節(jié)。30、根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)原理，設(shè)計(jì)一個(gè)校園無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案，確保校園內(nèi)各個(gè)區(qū)域都能穩(wěn)定接入無線網(wǎng)絡(luò)。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某城市的公交系統(tǒng)需要記錄公交線路和站點(diǎn)信息。每條公交線路有線路編號(hào)、起點(diǎn)站、終點(diǎn)站、途經(jīng)站點(diǎn)列表等。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些公交信息，實(shí)現(xiàn)線路的快速查詢、站點(diǎn)的添加和刪除、統(tǒng)計(jì)經(jīng)過特定站點(diǎn)的線路數(shù)量，并規(guī)劃最優(yōu)乘車路線。2、（本題5分）一個(gè)在線游戲的玩家信息管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)玩家的信息，如玩家編號(hào)、玩家昵稱、游戲等級(jí)、游戲積分、在線狀態(tài)等。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)快速查找特定玩家、按照游戲積分對(duì)玩家進(jìn)行排名、新增玩家、刪除玩家以及更新玩家的在線狀態(tài)和游戲等級(jí)。請(qǐng)確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說明算法和代碼實(shí)現(xiàn)，同時(shí)討論性能優(yōu)化策略。3、（本題5分）某醫(yī)院的藥品庫存管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)藥品信息，如藥品編號(hào)、藥品名稱、藥品規(guī)格、庫存數(shù)量、有效期等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定藥品、按照庫存數(shù)量對(duì)藥品進(jìn)行排序、進(jìn)行藥品的入庫和出庫操作、提醒即將過期藥品。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供代碼實(shí)現(xiàn)和性能分析。4、（本題5分）某學(xué)校的選課系統(tǒng)需要管理課程、教師、學(xué)生選課信息和課程容量等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，實(shí)現(xiàn)課程的開設(shè)、學(xué)生選課、退課和課程容量的調(diào)整操作，并能夠快速查詢某門課程的選課情況和剩余容量。5、（本題5分）在一個(gè)電商平臺(tái)的商品推薦系統(tǒng)中，需要根據(jù)用戶的瀏覽歷史、購買記錄和相似用戶的行為來為用戶推薦商品。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)推薦算法，能夠快速為用戶生成準(zhǔn)確的商品推薦列表，同時(shí)考慮實(shí)時(shí)更新和個(gè)性化需求。三、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）論述冒泡排序、插入排序和選擇排序的基本思想和算法步驟，比較它們的性能優(yōu)劣。2、（本題5分）解釋如何使用跳表實(shí)現(xiàn)有序集合的插入、刪除和查找操作，分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）在一個(gè)鏈表中，如何查找鏈表中環(huán)的入口結(jié)點(diǎn)？4、（本題5分）在圖的遍歷中，如何避免重復(fù)訪問節(jié)點(diǎn)？請(qǐng)說明