巢湖学院《数据结构与算法》2022-2023学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页巢湖学院《数据结构与算法》

2022-2023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、设计一个简单的太阳能充电控制器，能够将太阳能电池板输出的电能有效地存储到蓄电池中，并防止过充和过放。2、设计一个基于PLC的物料分拣系统，能够根据物料的颜色、形状等特征自动进行分拣。3、对一组数据进行排序，以下哪种排序算法在最坏情况下的时间复杂度最低？（）A.冒泡排序B.插入排序C.选择排序D.归并排序4、考虑用数据结构来实现一个表达式求值的算法，例如计算中缀表达式的值。以下哪种数据结构组合可能是最有效的（）A.栈和队列B.栈和二叉树C.队列和哈希表D.栈和链表5、利用数字电路技术，设计一个智能电梯群控系统，优化多部电梯的运行调度，提高运输效率。6、设计一个数字滤波器的硬件实现电路，如FIR滤波器，满足特定的滤波性能指标，进行电路的调试和优化。7、利用电力电子技术设计一个充电桩控制系统，实现对电动汽车的充电管理和保护功能。8、设计一个简单的太阳能路灯控制器，能够根据日照时间和环境亮度自动控制路灯的开启和关闭。9、假设要实现一个优先级队列，其中元素的优先级可以动态改变。以下哪种数据结构和操作组合最适合？（）A.最大堆和堆调整操作B.最小堆和堆删除操作C.链表和排序操作D.数组和插入排序操作10、设计一个锂电池充电管理电路，能够实现恒流恒压充电，具有过温、过流保护功能，描述电路原理和芯片选型。11、设计一个基于ZigBee技术的无线智能家居安防系统，能够检测门窗入侵、烟雾和燃气泄漏等情况，并及时报警，说明系统组成和网络配置。12、利用数字电路技术，设计一个电梯控制系统，实现电梯的上下运行、楼层停靠和超载报警等功能。13、设计一个基于Zigbee和蓝牙的融合通信系统，实现不同设备之间的无缝通信，描述系统的硬件架构和通信协议。14、设计一个基于单片机的电子秤系统，能够测量物体的重量，并具有去皮、计价等功能。15、设计一个基于模拟积分器的积分型模数转换器（ADC），分析其转换精度和速度。16、设计一个基于蓝牙Mesh网络的智能照明系统，能够实现群组控制和场景设置，说明系统组成和网络配置。17、设计一个基于FPGA的图像边缘检测系统，能够对输入的灰度图像进行实时边缘检测，采用Sobel算子，给出硬件架构和Verilog代码实现。18、假设正在构建一个基因序列分析工具，需要存储大量的基因序列数据，并能够快速地比较不同基因序列的相似性和差异性。在这种情况下，以下哪种数据结构可能是最有助于提高分析效率的？（）A.后缀树，用于高效的字符串匹配和比较B.前缀树，快速查找基因序列的前缀C.二叉平衡树，保持基因序列的有序存储D.哈希图，快速定位特定的基因序列19、设计一个数字移相器，能够实现0至360度的相移，精度为1度，给出电路结构和控制逻辑。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、设计一个基于STM32的物联网网关，能够连接多种传感器并将数据上传到云平台，阐述系统架构和通信方式。22、根据模拟电路理论，设计一个用于医疗设备的生物电信号放大器，能够放大微弱的生物电信号，如心电、脑电等。23、设计一个基于模拟乘法器和运放的有效值测量电路，能够测量交流信号的有效值。24、设计一个数字通信系统的误码性能测试方案，包括测试设备的选择、测试环境的搭建和数据的分析方法。25、设计一个基于D/A转换器的函数信号发生器，能够产生正弦波、方波、三角波等常见波形。26、链表是一种重要的数据结构，在很多场景中得到应用。关于链表的特点，以下描述错误的是：（）A.链表的存储空间不必连续，可以通过指针来链接各个节点B.对链表进行插入和删除操作时，不需要移动大量元素，效率较高C.链表可以方便地实现随机访问，查找任意位置的元素速度很快D.单链表、双向链表和循环链表是常见的链表类型，它们各有特点和适用场景27、设计一个简单的数字示波器的触发电路，能够准确捕捉输入信号的特定特征，阐述触发电路的原理和设计。28、在实际应用中，常常需要对数据结构进行优化。以下关于数据结构优化的描述，错误的是：（）A.可以通过选择合适的存储结构来提高性能B.可以通过改进算法来降低操作的时间复杂度C.优化数据结构一定会增加代码的复杂性D.优化需要综合考虑性能、可读性和可维护性29、设计一个基于热电偶的温度测量系统，能够测量较高温度范围，并对测量结果进行冷端补偿和线性化处理。30、设计一个卫星导航系统中的卫星轨道参数计算和预测模块，分析轨道精度。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个大型企业的人力资源管理系统需要存储员工的基本信息、工作经历、培训记录和绩效考核等。设计数据结构来组织这些数据，以便能够快速地查询员工信息、生成各类报表，并支持员工信息的更新和删除操作。2、（本题5分）某在线考试的监考系统需要实时监控考生的答题状态、行为异常和交卷时间。设计合适的数据结构和算法，保障考试的公平公正和顺利进行。3、（本题5分）一个在线旅游预订系统需要管理旅游线路、景点、酒店、游客预订信息等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现旅游线路和景点的添加、删除、查找和修改，酒店的预订和评价管理，游客预订信息的存储和处理，并能够根据游客的需求推荐合适的旅游线路和酒店。4、（本题5分）一个大型图书馆需要管理其海量的图书信息，包括书名、作者、出版社、出版年份、馆藏数量等。这些信息以二叉搜索树的形式存储。请设计算法实现以下操作：（1）插入一本新的图书信息；（2）删除某本指定的图书信息；（3）查找某作者的所有图书；（4）更新某本图书的馆藏数量。分析所设计算法的时间复杂度。5、（本题5分）某城市的交通管理系统需要实时监控道路的车流量，并根据车流量调整信号灯的时间。设计一种数据结构和算法，能够快速地统计各个路段的车流量，并及时更新信号灯的控制策略。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）解释如何在一个具有n个元素的无序数组中，使用快速排序算法进行排序，并分析其时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）详细阐述在具有n个元素的双向循环链表中，如何在指定位置插入节点，并给出具体的算法步骤和代码实现。3、（本题5分）解释如何在一个二叉搜索树中进行前序遍历的迭代实现，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度。4、（本题5分）解释什么是斐波那契堆数据结构，说明其特点和