濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2023-2024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、使用數(shù)字信號處理技術(shù)設(shè)計一個音頻濾波器，能夠?qū)斎氲囊纛l信號進行特定頻率范圍的濾波，如低通、高通或帶通濾波。2、采用模擬電子技術(shù)設(shè)計一個寬帶放大器，能夠在較寬的頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)信號放大。3、設(shè)計一個數(shù)字通信系統(tǒng)中的擾碼生成和解擾電路，分析擾碼對信號頻譜的影響。4、遞歸是一種在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法中常用的技術(shù)。以下關(guān)于遞歸的描述，錯誤的是：（）A.遞歸是指函數(shù)在其內(nèi)部調(diào)用自身的過程，常用于解決具有重復(fù)子問題的問題B.遞歸函數(shù)需要有終止條件，否則會導(dǎo)致無限遞歸，造成程序崩潰C.遞歸在處理樹形結(jié)構(gòu)和分治算法時非常方便，但可能會導(dǎo)致棧溢出的問題D.遞歸的執(zhí)行效率總是高于非遞歸的實現(xiàn)方式，因此在所有情況下都應(yīng)該優(yōu)先使用遞歸5、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。6、設(shè)計一個數(shù)字鑒相器，能夠測量兩個輸入信號的相位差，精度達到1度，給出電路結(jié)構(gòu)和工作原理。7、利用射頻技術(shù)設(shè)計一個Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，用于采集環(huán)境數(shù)據(jù)并進行短距離傳輸。8、設(shè)計一個數(shù)字信號編碼方案，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。9、字符串匹配是一個常見的問題，KMP算法是一種高效的字符串匹配算法。假設(shè)主串為"ABABDABACDABABCABAB"，模式串為"ABABCABAB"，使用KMP算法進行匹配，以下關(guān)于匹配過程的描述，哪個是正確的？（）A.不需要回溯主串指針B.每次匹配失敗都回溯主串指針到起始位置C.只回溯模式串指針，不回溯主串指針D.同時回溯主串指針和模式串指針10、根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)原理，設(shè)計一個校園無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案，確保校園內(nèi)各個區(qū)域都能穩(wěn)定接入無線網(wǎng)絡(luò)。11、設(shè)計一個數(shù)字信號處理系統(tǒng)，能夠?qū)φZ音信號進行降噪處理，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件算法實現(xiàn)。12、設(shè)計一個簡單的數(shù)字時鐘電路，能夠顯示小時、分鐘和秒，具有校時功能，使用數(shù)碼管或液晶顯示屏進行顯示，同時闡述其工作原理和主要元器件的選擇。13、鏈表是另一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，與數(shù)組相比具有不同的特點。以下關(guān)于鏈表的描述，不正確的是：（）A.鏈表中的元素通過指針鏈接在一起，存儲位置可以是不連續(xù)的，插入和刪除操作只需修改指針，效率較高B.單向鏈表只能從表頭向表尾遍歷，而雙向鏈表可以從表頭和表尾雙向遍歷，更加靈活C.鏈表的查找操作需要從頭節(jié)點依次遍歷，效率相對較低，但在不知道元素位置的情況下仍能進行插入和刪除D.鏈表不需要預(yù)先分配連續(xù)的存儲空間，因此不會出現(xiàn)存儲空間浪費的情況，且其內(nèi)存使用效率總是高于數(shù)組14、設(shè)計一個用于工業(yè)機器人的力傳感器接口電路，能夠準確測量力和力矩信息，給出電路設(shè)計和信號處理方法。15、利用鎖相環(huán)技術(shù)設(shè)計一個頻率合成器，能夠輸出穩(wěn)定的、可調(diào)節(jié)的頻率信號，給出頻率合成器的整體架構(gòu)和各部分的詳細設(shè)計。16、設(shè)計一個基于運算放大器的有源濾波器電路，實現(xiàn)低通、高通、帶通或帶阻濾波功能，參數(shù)可調(diào)節(jié)。17、設(shè)計一個基于FPGA的圖像采集與處理系統(tǒng)，能夠?qū)崟r采集圖像數(shù)據(jù)，并進行邊緣檢測、圖像增強等基本圖像處理操作。18、設(shè)計一個基于FPGA的數(shù)字頻率合成器，輸出頻率穩(wěn)定度優(yōu)于10^-6，相位噪聲低于-100dBc/Hz@1kHz。19、設(shè)計一個音頻功率放大器，采用甲乙類放大方式，在4Ω負載下輸出功率不小于100W，給出電路設(shè)計和散熱方案。20、圖是一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在研究一個無向圖。以下關(guān)于圖的描述，哪一項是不準確的？（）A.圖可以用鄰接矩陣或鄰接表來存儲，不同的存儲方式適用于不同的場景B.圖的深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索算法可以用于遍歷圖中的所有節(jié)點C.在無向圖中，兩個節(jié)點之間的邊是雙向的，邊的權(quán)值通常表示節(jié)點之間的距離或關(guān)系強度D.圖的最小生成樹是唯一的，無論使用哪種算法求解21、堆是一種特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，常用于實現(xiàn)優(yōu)先隊列。以下關(guān)于堆的性質(zhì)，正確的是：（）A.大根堆中，每個節(jié)點的值都大于或等于其孩子節(jié)點的值B.小根堆中，根節(jié)點的值一定是堆中最小的值C.堆可以用數(shù)組實現(xiàn)，通過特定的計算方式可以快速定位節(jié)點的父子關(guān)系D.對堆進行插入和刪除操作后，不需要重新調(diào)整堆的結(jié)構(gòu)以保持其性質(zhì)22、假設(shè)要實現(xiàn)一個可以動態(tài)調(diào)整大小的有序數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且支持高效的插入、刪除和查找操作，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.平衡二叉搜索樹，如AVL樹或紅黑樹，能保持平衡，操作效率高B.鏈表，插入和刪除方便，但查找效率低C.數(shù)組，動態(tài)調(diào)整大小復(fù)雜，且插入和刪除操作可能導(dǎo)致大量元素移動D.棧，不符合有序和動態(tài)調(diào)整的要求23、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實際應(yīng)用中，優(yōu)先隊列常用于處理具有優(yōu)先級的任務(wù)。以下關(guān)于優(yōu)先隊列的實現(xiàn)方式，錯誤的是：（）A.可以用堆來實現(xiàn)優(yōu)先隊列，插入和刪除操作的時間復(fù)雜度都較低B.可以用有序數(shù)組來實現(xiàn)優(yōu)先隊列，但插入操作的時間復(fù)雜度較高C.可以用無序數(shù)組來實現(xiàn)優(yōu)先隊列，查找最大（或最小）元素的時間復(fù)雜度為O(1)D.無論采用哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)優(yōu)先隊列，其性能都相同24、設(shè)計一個基于ZigBee技術(shù)的智能工廠環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測溫度、濕度、粉塵濃度等環(huán)境參數(shù)。25、設(shè)計一個簡單的直流穩(wěn)壓電源，輸出電壓為5V和12V可選，最大輸出電流為1A，紋波電壓小于50mV。26、設(shè)計一個基于51單片機的電子時鐘，具有時分秒顯示、設(shè)置和鬧鐘功能，給出硬件電路和程序代碼。27、設(shè)計一個基于光電傳感器的自動門控制系統(tǒng)，當檢測到有人靠近時自動開門，一段時間后自動關(guān)門。28、設(shè)計一個基于Wi-Fi的智能家居安防系統(tǒng)，實現(xiàn)入侵檢測、視頻監(jiān)控和報警功能，闡述系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡(luò)配置。29、設(shè)計一個計算機網(wǎng)絡(luò)中的IP地址分配方案，滿足特定網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和拓撲結(jié)構(gòu)的需求。30、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理的語音識別系統(tǒng)，能夠?qū)μ囟ǖ恼Z音指令進行識別和響應(yīng)，分析其識別準確率和實時性。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某公司的員工信息（包括員工編號、姓名、年齡、部門、工資等）以哈希表的形式存儲。由于公司規(guī)模擴大，員工數(shù)量急劇增加，導(dǎo)致哈希沖突頻繁。請?zhí)岢龈倪M方案，重新設(shè)計哈希函數(shù)和解決沖突的方法，并分析改進后的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。同時，實現(xiàn)以下功能：（1）查找特定員工的信息；（2）統(tǒng)計每個部門的員工人數(shù)。2、（本題5分）一個在線圖書館的書籍借閱系統(tǒng)需要對書籍的借閱情況和讀者信息進行管理。書籍信息包括書籍編號、書名、作者、借閱狀態(tài)等，讀者信息包括讀者編號、姓名、借閱記錄等。這些信息以并查集的形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）讀者借閱書籍；（2）讀者歸還書籍；（3）查詢某本書是否可借；（4）統(tǒng)計某讀者的借閱次數(shù)。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）某在線考試系統(tǒng)的自動判卷功能需要記錄題目信息、考生答案和標準答案。題目信息包括題目ID、題目內(nèi)容、分值，考生答案包括考生ID、題目ID、答案內(nèi)容，標準答案包括題目ID、標準內(nèi)容。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)自動判卷，能夠快速對比考生答案和標準答案、計算考生得分，并統(tǒng)計題目得分率。4、（本題5分）一個在線租房平臺需要管理房源信息、租客信息、租賃合同和租金支付等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持房源的發(fā)布、查找和修改，租客的注冊和信息管理，租賃合同的簽訂和租金支付記錄，并能夠保障交易的安全和糾紛處理。5、（本題5分）某外賣配送平臺需要根據(jù)騎手的位置和訂單信息進行任務(wù)分配，確保高效配送。設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實現(xiàn)訂單的合理分配和配送路徑規(guī)劃。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋如何使用桶排序?qū)σ欢ǚ秶鷥?nèi)的整數(shù)進行排序，分析其適用條件和時間復(fù)雜度。2、（本題5分）在一個具有n個頂點的無向圖中，如何找出所有的割點，給出一種有效的算法并分析其時間復(fù)雜度。3、（本題5分）論述如何在一個有向圖中計算強連通分量，給出具體的算法步驟。4、