安徽大学江淮学院《数据结构课程设计》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《数据结构课程设计》2021-2022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、设计一个电子血压计数据分析电路，能够对血压计测量的数据进行分析和统计，为医疗诊断提供参考。2、根据传感器技术，设计一个用于农业的土壤湿度监测系统，能够实时监测土壤湿度并自动控制灌溉设备。3、设计一个音频放大器电路，能够将输入的音频信号进行放大，输出功率不小于10W，失真度小于1%，并具备音量调节功能。4、跳表是一种基于链表的数据结构。关于跳表的特点，以下描述哪一项是不正确的？（）A.跳表通过在链表中增加多层索引来提高查找效率B.插入和删除操作在平均情况下的时间复杂度为O(logn)C.跳表的空间复杂度比普通链表高，但低于平衡二叉搜索树D.跳表的性能不受数据分布的影响，始终保持较好的查找效率5、在图的遍历算法中，深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）是两种基本方法。关于这两种算法，以下描述哪一项是不正确的？（）A.DFS从起始节点开始，沿着一条路径尽可能深地访问节点，然后回溯B.BFS从起始节点开始，逐层地访问相邻节点C.DFS和BFS的时间复杂度均与图的节点数量和边的数量有关，通常为O(n+m)，其中n是节点数量，m是边的数量D.DFS适合用于查找最短路径，BFS适合用于判断图是否连通6、设计一个基于FPGA的数字频率计，能够测量输入信号的频率，具有较高的测量精度和较宽的测量范围。7、设计一个基于集成电路的温度传感器电路，能够精确测量环境温度，并将温度值以数字形式输出。8、设计一个基于ADC的数据采集卡，能够同时采集8路模拟信号，采样频率不低于100kHz，分辨率为12位。9、队列常用于实现广度优先搜索算法。在广度优先搜索过程中，以下关于队列的操作，错误的是（）A.初始时将起始节点入队B.取出队头节点进行扩展，并将其相邻未访问节点入队C.队列为空时，搜索结束D.节点入队和出队的顺序不影响搜索结果10、设计一个基于USBPD协议的快速充电器，能够根据设备需求提供合适的电压和电流，包括电路设计和协议实现。11、在排序算法的稳定性方面，插入排序是一种稳定的排序算法。这意味着在排序过程中（）A.相同元素的相对顺序不会改变B.排序速度较快C.不需要额外的存储空间D.以上都不是12、假设要实现一个可以动态调整大小的有序数据结构，并且支持高效的插入、删除和查找操作，以下哪种数据结构可能是最合适的？（）A.平衡二叉搜索树，如AVL树或红黑树，能保持平衡，操作效率高B.链表，插入和删除方便，但查找效率低C.数组，动态调整大小复杂，且插入和删除操作可能导致大量元素移动D.栈，不符合有序和动态调整的要求13、设计一个具有相位补偿功能的放大器电路，提高电路的稳定性和带宽，给出电路设计和相位补偿分析。14、设计一个基于FPGA的图像增强系统，能够提高图像的对比度和亮度，说明算法和硬件实现。15、根据通信原理，设计一个卫星导航接收机的前端电路，能够接收和解码卫星导航信号。16、设计一个无线遥控器多功能电路，能够实现对多个电器设备的控制，并且具有定时和场景模式功能。17、在树型数据结构中，二叉树是一种重要的类型。关于二叉树的性质，以下正确的是：（）A.一棵深度为k的满二叉树，其节点总数为2^k-1B.二叉树的中序遍历结果是节点值的升序排列（假设节点值为整数）C.任何一棵二叉树，其叶子节点数一定等于度为2的节点数加1D.二叉树的前序遍历和后序遍历结果一定不同18、设计一个数字频率计多功能电路，能够同时测量频率、周期、占空比等参数，并且具有数据存储和打印功能。19、设计一个无线通信衰落信道的模拟模型，能够产生不同类型的衰落信号，用于系统性能测试。20、假设在一个操作系统的内存管理中，需要动态地分配和回收内存块，并且避免内存碎片的产生。以下哪种数据结构和算法可以用于实现有效的内存管理？（）A.伙伴系统B.分页存储管理C.分段存储管理D.段页式存储管理21、设计一个电子秤数据传输与加密电路，能够将电子秤的测量数据安全地传输到其他设备，并进行加密保护。22、设计一个数字电压表，测量范围为0至200V，采用分压电阻实现，精度为1V，说明硬件电路和软件算法。23、设计一个基于FPGA的SPI通信接口模块，能够实现与外部设备的高速数据传输，给出硬件描述和测试方法。24、对于一个需要快速计算一个字符串的所有子串的问题，以下哪种数据结构和算法的组合可能是最有效的？（）A.后缀数组和相关算法B.前缀树和遍历C.链表和字符串操作D.数组和循环25、设计一个基于ARM处理器的智能家居控制系统，能够实现对灯光、窗帘、空调等设备的远程控制和智能调节，说明系统架构和通信协议。26、设计一个用于智能音箱的语音处理模块，能够实现语音唤醒、识别和合成，给出系统架构和算法实现。27、设计一个基于音频运放的耳机均衡器，能够对不同频段的音频进行独立的增益调节。28、设计一个音频分频器电路，将音频信号分为高音、中音和低音，给出电路结构和元件参数计算。29、设计一个基于FPGA的图像压缩系统，实现JPEG压缩算法，给出硬件设计和资源占用情况。30、设计一个基于单片机的智能车库门控制系统，能够实现车库门的自动开关、远程控制和防夹保护功能。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某城市的交通流量监测系统需要对各个路口的车流量进行统计和分析。路口信息和车流量数据以广义表的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）统计某个时间段内某个路口的车流量；（2）找出车流量最大的路口；（3）当路口设置发生变化时，更新数据结构；（4）按照车流量对路口进行排序。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）在一个在线投票系统中，需要记录每个投票选项的票数，并实时显示投票结果。设计一种数据结构和算法，能够高效地处理投票操作，防止重复投票，并快速地统计和展示投票结果。3、（本题5分）一个学校的考场安排管理系统需要存储考场的信息，如考场编号、考场位置、容纳人数、考试科目、考试时间等。系统要支持快速查找特定考场、按照容纳人数对考场进行排序、新增考场安排、修改考试时间、删除不再使用的考场。请选择恰当的数据结构，并详细说明算法和代码实现，以及性能评估。4、（本题5分）在一个社交媒体平台中，需要管理用户的关注关系和发布的动态信息。设计一种数据结构来存储用户之间的关注关系和动态信息，支持快速查询用户的关注者和被关注者列表，以及获取用户发布的最新动态，并能够高效地推送动态给关注者。5、（本题5分）某医院的药品库存管理系统需要存储药品信息，如药品编号、药品名称、药品规格、库存数量、有效期等。系统要能够快速查找特定药品、按照库存数量对药品进行排序、进行药品的入库和出库操作、提醒即将过期药品。请设计合理的数据结构和算法，并提供代码实现和性能分析。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）解释什么是AVL树，并说明其在保持平衡方面的调整策略。2、（本题5分）描述二叉树的层次遍历方法，并说明其实现思路。3、（本题5分）详细说明选择排序算法中如何避免不必要的比较。4、（本题5分）详细说明如何在一个无向图中进行最短路径的动态更新，当边的权值发生变化时，给