延安大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2021-2022學(xué)年第一學(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頁延安大學(xué)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2021-2022學(xué)年第一學(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20個(gè)小題，每小題2分，共40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)基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測環(huán)境溫度，并通過控制加熱或制冷設(shè)備將溫度穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)，要求精度為±1℃，并給出硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程思路。2、考慮一個(gè)在線游戲的服務(wù)器端程序，需要實(shí)時(shí)地處理多個(gè)玩家的操作請求，并維護(hù)玩家的狀態(tài)信息，如位置、得分等。由于玩家的操作頻繁且并發(fā)，數(shù)據(jù)需要快速地更新和查詢。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于存儲玩家的狀態(tài)數(shù)據(jù)？（）A.數(shù)組，能夠快速地隨機(jī)訪問元素B.哈希表，通過哈希函數(shù)快速定位玩家的數(shù)據(jù)C.圖，用于表示玩家之間的關(guān)系和交互D.樹狀數(shù)組，高效地支持區(qū)間查詢和更新3、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，棧是一種特殊的線性表，其操作具有特定的限制。以下關(guān)于棧的描述，正確的是：（）A.棧的插入和刪除操作只能在表的一端進(jìn)行，按照后進(jìn)先出的原則B.?？梢栽诒淼娜我馕恢眠M(jìn)行插入和刪除操作，操作靈活C.棧的存儲空間可以是不連續(xù)的，通過指針來連接各個(gè)元素D.棧的元素存儲順序和取出順序沒有必然聯(lián)系，取決于操作的隨機(jī)性4、設(shè)計(jì)一個(gè)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，采用PWM控制方式，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的平滑調(diào)速，包括電路設(shè)計(jì)和控制算法。5、設(shè)計(jì)一個(gè)程控衰減器，衰減量可在0至60dB范圍內(nèi)程控調(diào)節(jié)，精度為1dB，給出電路實(shí)現(xiàn)和控制邏輯。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的高速數(shù)據(jù)緩存系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的快速存儲和讀取，給出存儲結(jié)構(gòu)和控制邏輯。7、設(shè)計(jì)一個(gè)高通數(shù)字濾波器，截止頻率為1kHz，采樣頻率為4kHz，采用雙線性變換法進(jìn)行設(shè)計(jì)。8、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻濾波器電路，能夠?qū)斎氲囊纛l信號進(jìn)行低通、高通、帶通和帶阻濾波，濾波頻率可調(diào)節(jié)。9、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)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10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ADC和微控制器的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠測量pH值、溶解氧、電導(dǎo)率等水質(zhì)參數(shù)。11、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)液位計(jì)擴(kuò)展電路，能夠增加溫度計(jì)液位計(jì)的測量精度和穩(wěn)定性，并且具有遠(yuǎn)程監(jiān)測功能。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號濾波系統(tǒng)，支持在線參數(shù)調(diào)整和實(shí)時(shí)濾波，給出硬件設(shè)計(jì)和濾波算法優(yōu)化。13、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的數(shù)字示波器的觸發(fā)電路，能夠準(zhǔn)確捕捉輸入信號的特定特征，闡述觸發(fā)電路的原理和設(shè)計(jì)。14、設(shè)計(jì)一個(gè)用于太陽能路燈的控制器，能夠根據(jù)光照強(qiáng)度自動控制路燈開關(guān)和亮度調(diào)節(jié)，給出電路原理和控制策略。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32微控制器的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，支持PWM調(diào)速和閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)對直流電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)的精確調(diào)速，提供控制算法和程序框架。16、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘分頻器，將輸入時(shí)鐘信號分頻為不同頻率的輸出信號。17、考慮歸并排序算法，它將數(shù)組不斷分成兩半進(jìn)行排序，然后合并。假設(shè)在合并兩個(gè)已排序的子數(shù)組時(shí)，需要額外的輔助空間來存儲元素。以下關(guān)于歸并排序的空間復(fù)雜度，哪個(gè)說法是準(zhǔn)確的（）A.空間復(fù)雜度為O(1)B.空間復(fù)雜度為O(logn)C.空間復(fù)雜度為O(n)D.空間復(fù)雜度為O(n^2)18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字濾波器，實(shí)現(xiàn)低通、高通、帶通和帶阻濾波功能，給出設(shè)計(jì)過程和資源利用分析。19、線段樹是一種用于處理區(qū)間查詢和更新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。關(guān)于線段樹的應(yīng)用，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以用于快速計(jì)算數(shù)組某一區(qū)間的和、最大值、最小值等B.對于頻繁的區(qū)間更新操作，線段樹能夠高效地處理C.線段樹的構(gòu)建和查詢操作的時(shí)間復(fù)雜度均為O(logn)D.線段樹只能用于處理數(shù)值類型的數(shù)據(jù)，不能處理其他類型的數(shù)據(jù)20、設(shè)計(jì)一個(gè)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3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）深入分析在一個(gè)具有n個(gè)元素的鏈表中，如何查找第k大的元素。2、（本題5分）闡述如何在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的圖中，使用深度優(yōu)先搜索算法計(jì)算頂點(diǎn)的連通分量個(gè)數(shù)，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。3、（本題5分）說明二叉樹的遍歷算法在二叉樹的平衡檢查優(yōu)化問題、樹的對稱問題變種中的應(yīng)用。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)哈希表，存儲字符串?dāng)?shù)據(jù)，處理沖突采用鏈地址法，實(shí)現(xiàn)插入、查找和刪除操作。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，將給定的無序數(shù)組構(gòu)建為一個(gè)最大堆，輸出構(gòu)建后的堆。3、（本題5分）研究線段樹在區(qū)間求和操作中的更新策略，優(yōu)化時(shí)間復(fù)雜度。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，在字符串中查找所有長度為k的子串，并判斷是否為回文串，輸出結(jié)果。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于存儲學(xué)生的成績信息，包括學(xué)號、姓名和成績，實(shí)現(xiàn)添加、刪除、查找和修改學(xué)生成績的功能。四、綜合題（本大題共2個(gè)小題，共20分)1、（本題10分）一個(gè)圖書館的圖書采購管理系統(tǒng)需要存儲采購計(jì)劃的信息，如采購編號、圖書名稱、作者、出版社、預(yù)計(jì)采購數(shù)量、采購進(jìn)度等。系統(tǒng)要支持快速查找特定采購計(jì)劃、按照預(yù)計(jì)采購數(shù)量對計(jì)劃進(jìn)行排序、新增采購計(jì)劃、修改采購進(jìn)度、取消采購計(jì)劃。請確定恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法