西安航空學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、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)計一個數(shù)字頻率計，采用計數(shù)法和測周期法相結(jié)合，測量范圍為1Hz至100MHz，給出系統(tǒng)方案和誤差分析。2、設(shè)計一個鎖相環(huán)（PLL）頻率合成器，輸出特定頻率的穩(wěn)定信號，分析其相位噪聲和鎖定時間。3、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能評估中，時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度是重要的指標(biāo)，以下關(guān)于它們的說法，錯誤的是：（）A.時間復(fù)雜度反映了算法執(zhí)行所需的時間與輸入規(guī)模之間的關(guān)系B.空間復(fù)雜度反映了算法執(zhí)行所需的存儲空間與輸入規(guī)模之間的關(guān)系C.優(yōu)先考慮時間復(fù)雜度較低的算法，空間復(fù)雜度可以忽略不計D.對于一些特殊的應(yīng)用場景，可能需要在時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度之間進行權(quán)衡4、設(shè)計一個數(shù)字鎖相環(huán)頻率合成器，能夠輸出頻率在1MHz至1GHz范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的正弦波，給出系統(tǒng)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。5、插入排序在小規(guī)模數(shù)據(jù)時性能較好。以下關(guān)于插入排序的描述，正確的是（）A.對于近乎有序的數(shù)組，效率很高B.最壞情況下的時間復(fù)雜度為O(nlogn)C.平均情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)D.是一種空間復(fù)雜度較高的排序算法6、使用集成電路設(shè)計一個視頻放大器，能夠?qū)斎氲囊曨l信號進行放大和處理，保證圖像質(zhì)量。7、設(shè)計一個基于數(shù)字電位器的燈光亮度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)燈光亮度的平滑調(diào)節(jié)和記憶功能。8、利用電力電子技術(shù)設(shè)計一個直流電機驅(qū)動器，實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動控制。9、設(shè)計一個基于FPGA的交通信號燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的時間段和車流量自動調(diào)整信號燈的時長，實現(xiàn)智能化交通控制。10、設(shè)計一個基于FPGA的交通信號燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的時間段和車流量自動調(diào)整信號燈的時長，實現(xiàn)智能化交通控制。11、設(shè)計一個基于單片機的智能電表遠程抄表系統(tǒng)，能夠通過電力線載波通信將電表數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊衅?，實現(xiàn)遠程抄表功能。12、考慮一個圖的最短路徑問題，迪杰斯特拉（Dijkstra）算法是一種常見的求解方法。假設(shè)圖中存在負(fù)權(quán)邊，以下關(guān)于Dijkstra算法的適用性，哪個說法是正確的（）A.仍然適用，可以求出最短路徑B.可能會得到錯誤的結(jié)果C.無法運行D.會自動將負(fù)權(quán)邊轉(zhuǎn)換為正權(quán)邊13、設(shè)計一個基于單片機的智能小車控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)小車的自動避障、循跡和遠程控制功能。14、設(shè)計一個基于PLC的電梯群控系統(tǒng)，實現(xiàn)多部電梯的合理調(diào)度，提高運行效率。15、在一個大型企業(yè)的員工管理系統(tǒng)中，需要存儲員工的基本信息，如姓名、工號、部門、職位等，并且能夠按照部門快速查找和統(tǒng)計員工數(shù)量。為了實現(xiàn)這樣的功能，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是比較合適的選擇？（）A.字典樹B.堆C.跳表D.并查集16、設(shè)計一個用于智能音箱的語音處理模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)語音喚醒、識別和合成，給出系統(tǒng)架構(gòu)和算法實現(xiàn)。17、設(shè)計一個基于霍爾效應(yīng)的磁場測量儀，能夠測量0-1T的磁場強度，精度達到0.01T。18、設(shè)計一個基于Wi-FiDirect的點對點無線通信系統(tǒng)，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，描述系統(tǒng)的硬件組成和通信協(xié)議。19、設(shè)計一個基于D/A轉(zhuǎn)換器的方波信號發(fā)生器電路，輸出頻率范圍為100Hz-10kHz，占空比可調(diào)。20、設(shè)計一個基于STM32微控制器的電機調(diào)速系統(tǒng)，支持PWM調(diào)速和閉環(huán)控制，實現(xiàn)對直流電機或步進電機的精確調(diào)速，提供控制算法和程序框架。21、設(shè)計一個電子血壓計數(shù)據(jù)分析與預(yù)警電路，能夠?qū)ρ獕河嫓y量的數(shù)據(jù)進行分析，當(dāng)血壓異常時發(fā)出預(yù)警信號。22、設(shè)計一個基于傳感器的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測溫度、濕度、光照強度、PM2.5等環(huán)境參數(shù)，并通過Wi-Fi將數(shù)據(jù)上傳到云平臺。23、在一個最小堆中，刪除堆頂元素后，需要重新調(diào)整堆以保持其性質(zhì)。以下哪種操作是正確的？（）A.將最后一個元素移到堆頂，然后向下調(diào)整B.將第一個元素移到末尾，然后向上調(diào)整C.重新構(gòu)建整個堆D.不進行任何操作24、設(shè)計一個基于ARMCortex-M系列的低功耗手持設(shè)備，實現(xiàn)特定的功能如計步、心率監(jiān)測等，描述設(shè)備的硬件選型和軟件優(yōu)化。25、假設(shè)在一個算法競賽中，需要在有限的時間內(nèi)解決一個涉及大量數(shù)據(jù)處理和復(fù)雜邏輯的問題。在選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，以下哪個因素通常是最關(guān)鍵的考慮因素？（）A.空間復(fù)雜度B.時間復(fù)雜度C.代碼實現(xiàn)的難度D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的通用性26、設(shè)計一個光耦隔離電路，實現(xiàn)輸入輸出信號的電氣隔離，給出電路設(shè)計和性能測試結(jié)果。27、設(shè)計一個數(shù)字音頻處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)音頻的采集、編碼、存儲和播放，具備一定的音頻特效處理功能。28、設(shè)計一個溫度控制系統(tǒng)電路，能夠根據(jù)設(shè)定的溫度自動控制加熱或冷卻設(shè)備，使環(huán)境溫度保持在設(shè)定值附近，精度為±1℃。29、設(shè)計一個基于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。30、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理器（DSP）的音頻處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)音頻濾波、降噪和均衡等功能，提供算法實現(xiàn)和代碼優(yōu)化思路。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線點餐系統(tǒng)需要管理菜品信息、菜單、用戶訂單和支付信息等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持菜品的添加、刪除和修改，菜單的生成，用戶訂單的處理和支付信息的記錄，并能夠快速處理高峰時段的大量訂單和優(yōu)化配送路線。2、（本題5分）在一個在線教育平臺中，需要管理課程資源、學(xué)生學(xué)習(xí)進度、作業(yè)和考試成績等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持課程資源的上傳、下載和更新，學(xué)生學(xué)習(xí)進度的跟蹤，作業(yè)的布置和批改，考試成績的記錄和分析，并能夠根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況提供個性化的學(xué)習(xí)建議。3、（本題5分）在一個大型企業(yè)的項目管理系統(tǒng)中，需要管理項目信息、任務(wù)分配、員工工作進度和項目資源等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持項目的創(chuàng)建、修改和刪除，任務(wù)的分配和跟蹤，員工工作進度的更新和項目資源的調(diào)配，并能夠及時發(fā)現(xiàn)項目中的風(fēng)險和問題。4、（本題5分）某公司的人力資源管理系統(tǒng)需要存儲員工的培訓(xùn)記錄，如員工編號、培訓(xùn)課程、培訓(xùn)時間、培訓(xùn)成績等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定員工的培訓(xùn)記錄、按照培訓(xùn)成績對員工進行排序、新增培訓(xùn)記錄、修改培訓(xùn)信息、刪除無效記錄。請設(shè)計合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供代碼實現(xiàn)和性能分析。5、（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(xì)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。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）對于一個具有n個元素的數(shù)組，如何使用插入排序算法進行降序排序？2、（本題5分）分析在字符串匹配中，如何結(jié)合多種算法提高匹配效率。3、（本題5分）論述在鏈表中如何實現(xiàn)查找、插入和刪除操作，與順序表相比，它們在時間復(fù)雜度上有何不同？4、（本題5分）論述伸展樹在處理海量數(shù)據(jù)時的局限性和改進方向。5、（本題5分）在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，解釋棧的應(yīng)用場景，