安徽大学《数据结构与算法实验》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构与算法实验》2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、运用集成电路设计流程，设计一款用于工业控制的数字信号处理器芯片，满足实时性和高精度要求。2、设计一个基于编码器和驱动器的伺服电机控制系统，实现高精度的位置和速度控制。3、设计一个基于蓝牙4.2的智能门锁系统，能够通过手机APP进行开锁操作，并记录开锁记录。4、对于一个经常需要在头部和尾部进行插入和删除操作的线性数据结构，假设我们正在设计一个程序来管理一个排队系统。以下哪种数据结构最为合适？（）A.栈B.队列C.双端队列D.循环队列5、设计一个基于FPGA的UART转SPI通信桥接模块，实现两种接口之间的数据转换，给出硬件描述和功能验证。6、利用数字电路技术，设计一个自动售货机的控制系统，实现商品选择、支付和出货功能。7、堆是一种特殊的树形数据结构，分为大顶堆和小顶堆。假设存在一个小顶堆，其数组表示为[1,3,5,7,9,11]。现在要插入一个值2，为了保持堆的性质，需要进行一系列调整操作。以下哪种调整方式是正确的？（）A.直接将2插入末尾，无需调整B.将2与父节点比较，若小于父节点则交换位置，直到满足堆的性质C.将2与子节点比较，若大于子节点则交换位置，直到满足堆的性质D.重新构建整个堆8、设计一个数字信号处理器（DSP）音频与视频处理电路，能够同时实现音频和视频的处理功能，如音频混音和视频压缩等。9、设计一个基于Arduino的智能环境调节系统，能够根据室内温度、湿度和CO2浓度自动调节空调、加湿器和通风设备。10、设计一个基于单片机的智能灌溉系统，能够根据土壤湿度自动控制灌溉设备的开启和关闭。11、基于通信协议的自适应调整技术设计一个动态网络通信系统，能够根据网络状况自动优化传输参数。12、假设要实现一个可以动态调整大小并且能够快速查找最大元素的数据结构。以下哪种数据结构的扩展和修改可能是最合适的？（）A.最大堆B.最小堆C.链表D.数组13、设计一个基于ZigBee技术的智能电表抄表系统，实现远程自动抄表和数据统计分析。14、字符串在计算机程序中经常被处理。假设我们正在对两个字符串进行操作。以下关于字符串的描述，哪一项是不准确的？（）A.字符串的存储方式可以是字符数组或字符指针B.字符串的比较可以通过逐个字符比较来实现C.字符串的常见操作包括查找、替换、拼接等，它们的时间复杂度通常与字符串的长度成正比D.所有的字符串操作算法的时间复杂度都是最优的，无法进一步优化15、在排序算法中，冒泡排序是一种简单的交换排序算法。以下关于冒泡排序的描述，错误的是（）A.每一轮比较都能确定一个最大或最小的元素位置B.最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)C.最好情况下的时间复杂度为O(n)D.是一种稳定的排序算法16、选择排序也是一种基本的排序算法。以下关于选择排序的描述，错误的是（）A.每一轮从待排序序列中选择最小的元素，放到已排序序列的末尾B.选择排序的时间复杂度为O(n²)，但在某些情况下比冒泡排序性能好C.选择排序是一种不稳定的排序算法D.选择排序不需要额外的存储空间，空间复杂度为O(1)17、设计一个音频滤波器自动切换电路，能够根据输入音频信号的类型自动切换不同的滤波器，提高音频处理效果。18、设计一个高频射频放大器电路，工作频率在5GHz，增益大于20dB，给出电路结构和稳定性分析。19、设计一个基于射频识别（RFID）技术的仓库管理系统，能够实现货物的自动识别、入库和出库管理。20、设计一个基于锁相环技术的频率合成器，能够输出稳定的、可调节的频率信号，分析其相位噪声和频率稳定度。21、归并排序是一种基于分治思想的排序算法。以下关于归并排序的描述，不正确的是（）A.空间复杂度为O(n)B.是一种稳定的排序算法C.最坏、最好和平均时间复杂度均为O(nlogn)D.不能用于链表的排序22、根据通信原理，设计一个短波通信系统，能够在远距离通信中保证信号的可靠传输。23、设计一个简单的光通信收发模块，工作波长为850nm，传输速率为1Gbps，说明模块的组成和关键技术。24、设计一个基于光电二极管的光强度测量系统，能够实时测量环境光的强度，并将数据进行显示和存储。25、设计一个无线通信模块加密电路，能够对无线通信数据进行加密，提高通信的安全性。26、设计一个基于单片机的温度和湿度监控系统，能够实时采集温湿度数据，并通过液晶显示屏显示，同时具备报警功能。27、设计一个用于医疗设备的电源管理系统，要求输出稳定、低噪声，能够适应不同的负载变化，给出电路拓扑和反馈控制方案。28、设计一个光纤通信中的色散补偿模块，实现对色散的有效补偿，分析系统性能改善情况。29、设计一个基于蓝牙5.2的无线耳机，能够实现高品质音频播放和降噪功能，续航时间不小于20小时。30、设计一个基于CPLD的数字频率计，测量范围为1Hz至100MHz，精度为1Hz，给出硬件描述语言代码和测试结果。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线招聘系统需要管理职位信息，包括职位编号、职位名称、工作地点、薪资范围、招聘人数等。系统要支持快速查找特定职位、按照薪资范围对职位进行排序、新增职位、修改职位信息、关闭招聘职位。请确定恰当的数据结构，并详细阐述算法和代码实现，以及性能优化策略。2、（本题5分）一个在线心理咨询平台需要管理咨询师信息、咨询案例、用户问题和咨询记录等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持咨询师的注册和信息管理，咨询案例的分类和存储，用户问题的提交和咨询记录的保存，并能够保护用户隐私和提供咨询效果的评估。3、（本题5分）某学校的选课系统需要记录课程和学生的选课信息。课程有课程ID、课程名称、授课教师、容量等，学生选课信息包括学生ID、课程ID。请设计数据结构来管理选课数据，能够快速查询课程余量、学生选课情况、退选和补选操作，并统计每门课程的选课人数。4、（本题5分）假设一个社交平台的活动组织系统需要记录活动信息、参与者信息和活动流程。活动信息包括活动ID、活动名称、组织者ID、活动时间、活动地点，参与者信息包括参与者ID、活动ID、报名时间，活动流程包括流程ID、活动ID、流程描述、时间安排。请设计数据结构来管理活动数据，实现活动的创建、参与者管理、流程跟踪，并生成活动总结报告。5、（本题5分）某在线音乐教学平台需要记录课程信息、学生信息、学习进度、作业完成情况等。设计数据结构来支持教学过程的管理，实现课程安排、学生学习情况跟踪、作业批改和成绩统计，能够为学生提供个性化的学习方案。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在一个具有n个顶点的无向图中，如何找出所有的顶点割集，给出一种有效的算法并分析其时间复杂度。2、（本题5分）论述AVL树和红黑树在大规模数据存储中的适用性比较。3、（本题5分）在一个链表中，如何查找链表中环的入口结点？4、（本题5分）对于一个具有n个元素的数组，如何使用计数排序算法进行排序？请详细说明其适用