商丘學院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析課程設(shè)計》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析課程設(shè)計》2023-2024學年第一學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25個小題，每小題1分，共25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。2、設(shè)計一個基于單片機的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r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)計和軟件編程思路。3、設(shè)計一個數(shù)字示波器，帶寬為100MHz，采樣率為1GSa/s，具備基本的測量功能，如峰峰值、頻率等，說明硬件架構(gòu)和軟件界面設(shè)計。4、字符串也是一種常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)要比較兩個字符串的大小，通常是按照字符的ASCII碼值逐個比較。如果有兩個字符串"apple"和"banana"，以下哪種比較方式是正確的？（）A.比較兩個字符串的長度B.從第一個字符開始依次比較，直到出現(xiàn)不同的字符C.隨機比較字符串中的字符D.比較字符串中出現(xiàn)頻率最高的字符5、設(shè)計一個基于STM32單片機的心率監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r采集人體心率數(shù)據(jù)，并通過藍牙將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾CAPP進行顯示和分析。6、設(shè)計一個基于數(shù)字溫度傳感器和無線傳輸模塊的冷鏈物流溫度監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)測貨物運輸過程中的溫度變化。7、假設(shè)要對一組整數(shù)進行排序，這些整數(shù)的范圍較小（例如0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.計數(shù)排序8、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，分析其識別準確率和實時性。9、設(shè)計一個數(shù)字信號處理中IIR濾波器和FIR濾波器的性能比較方案，在相同條件下分析濾波效果和資源消耗。10、設(shè)計一個基于ZigBee技術(shù)的智能路燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境光照和時間自動調(diào)節(jié)路燈亮度。11、設(shè)計一個低通濾波器電路，截止頻率為1kHz，通帶波紋小于1dB，阻帶衰減不小于40dB，輸入信號頻率范圍為0-5kHz。12、設(shè)計一個帶通濾波器電路，中心頻率為1kHz，帶寬為200Hz，通帶波紋小于0.8dB，阻帶衰減不小于40dB，輸入信號頻率范圍為0-2kHz。13、利用射頻電路設(shè)計一個無線射頻識別（RFID）讀寫器，實現(xiàn)對標簽的讀取和寫入操作。14、字符串的模式匹配中，BM算法通過從右向左比較來提高效率。假設(shè)主串為"ABCDEFGHIJK"，模式串為"EF"，使用BM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.從主串的第一個字符開始比較B.從主串的最后一個字符開始比較C.隨機選擇主串中的位置開始比較D.以上都不對15、假設(shè)在一個實時交通監(jiān)控系統(tǒng)中，需要不斷地接收車輛的位置信息，并快速判斷某一區(qū)域內(nèi)車輛的擁堵情況。為了有效地存儲和處理這些實時數(shù)據(jù)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以提供快速的查詢和更新操作？（）A.紅黑樹B.線段樹C.B樹D.圖16、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。17、設(shè)計一個基于DSP的數(shù)字音頻均衡器，能夠?qū)崿F(xiàn)多頻段的音頻均衡調(diào)節(jié)，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件算法。18、設(shè)計一個基于NFC技術(shù)的近場通信系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和支付功能，說明系統(tǒng)組成和安全機制。19、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實際應用中，可能需要對不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行組合和改進。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組合和改進的描述，不正確的是：（）A.可以將哈希表和鏈表結(jié)合起來，解決哈希沖突時采用鏈表存儲沖突元素，提高空間利用率B.可以在二叉搜索樹的基礎(chǔ)上增加平衡機制，如AVL樹或紅黑樹，提高查找和插入的效率C.對圖進行優(yōu)化時，可以使用鄰接多重表來代替鄰接表，以減少存儲空間和提高操作效率D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組合和改進是沒有限制的，可以隨意創(chuàng)造新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而不需要考慮其合理性和實用性20、設(shè)計一個基于傳感器的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能夠同時監(jiān)測溫度、濕度、光照強度等環(huán)境參數(shù)，并通過無線方式傳輸數(shù)據(jù)。21、根據(jù)通信網(wǎng)絡原理，設(shè)計一個校園無線網(wǎng)絡覆蓋方案，確保校園內(nèi)各個區(qū)域都能穩(wěn)定接入無線網(wǎng)絡。22、設(shè)計一個基于模擬乘法器和運放的有效值測量電路，能夠測量交流信號的有效值。23、設(shè)計一個音頻功率放大器，要求在8Ω負載下輸出功率不小于50W，總諧波失真小于0.5%，給出電路設(shè)計和調(diào)試方案。24、根據(jù)數(shù)字信號處理知識，設(shè)計一個音頻均衡器的自動調(diào)整系統(tǒng)，根據(jù)音頻內(nèi)容自動優(yōu)化頻率響應。25、考慮一個網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的處理系統(tǒng)，需要按照數(shù)據(jù)包到達的先后順序進行處理，同時能夠在任意時刻獲取最早到達的數(shù)據(jù)包。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以滿足這種需求？（）A.優(yōu)先隊列，根據(jù)優(yōu)先級處理數(shù)據(jù)包B.鏈表，順序存儲數(shù)據(jù)包C.棧，先進后出處理數(shù)據(jù)包D.環(huán)形隊列，實現(xiàn)先進先出且循環(huán)利用空間二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）闡述如何在一個有向圖中計算每個節(jié)點的入度和出度，給出算法步驟和實現(xiàn)代碼，并分析其時間復雜度。2、（本題5分）解釋在一個具有n個頂點的圖中，如何使用深度優(yōu)先搜索找出所有的連通分量。3、（本題5分）詳細說明在字符串的模式匹配優(yōu)化中，如何利用后綴樹或后綴數(shù)組提高效率。4、（本題5分）分析在字符串匹配中，Sunday算法的工作原理和特點。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用線段樹解決區(qū)間更新和查詢問題。2、（本題5分）設(shè)計一個程序，用二叉鏈表結(jié)構(gòu)構(gòu)建一棵二叉樹，并實現(xiàn)前序、中序和后序遍歷算法，輸出遍歷結(jié)果。3、（本題5分）設(shè)計一個程序，計算給定有向圖中每個頂點的入度和出度的差，輸出差值。4、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用堆結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對一組任務按照難度和重要程度進行優(yōu)先級排序。5、（本題5分）實現(xiàn)一個算法，計算一個圖的哈密頓回路數(shù)量。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某機場的航班管理系統(tǒng)需要存儲航班的信息，如航班編號、出發(fā)地、目的地、起飛時間、降落時間、航班狀態(tài)等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定航班、按照起飛時間對航班進行排序、新增航班、修改航班信息、取消航班。請設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并給出代碼實現(xiàn)和性能評估。2、（本題10分）某企業(yè)的員工績效考核系統(tǒng)需要記錄員工的工作任務、完成情況、績效得分、考核評語等信息。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)績效考核的流程管理，支持考核數(shù)據(jù)的錄入、統(tǒng)計和分析，能夠為企業(yè)提供員工績效的綜