湖北大学知行学院《数据结构》2021-2022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页湖北大学知行学院《数据结构》

2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25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、设计一个基于FPGA的图像缩放系统，能够对输入图像进行任意比例的缩放。2、设计一个基于单片机的智能电表系统，能够准确测量电能消耗，支持远程抄表和欠费报警功能。3、设计一个光耦驱动电路，用于驱动大功率负载，给出电路参数和可靠性分析。4、在数据结构的优化中，利用缓存局部性原理可以提高性能。以下关于缓存局部性原理的描述，错误的是：（）A.时间局部性指的是最近被访问过的数据在不久的将来很可能再次被访问B.空间局部性指的是相邻的数据很可能在短时间内被一起访问C.利用缓存局部性原理可以通过合理的数据布局和访问顺序来提高缓存命中率D.缓存局部性原理只适用于硬件层面的优化，对软件中的数据结构设计没有影响5、设计一个低通椭圆滤波器电路，截止频率为1kHz，通带波纹小于0.5dB，阻带衰减不小于60dB，输入信号频率范围为0-5kHz。6、设计一个基于蓝牙4.0技术的智能血压计，能够实时监测血压变化，并提供健康建议。7、设计一个智能温度传感器，能够实时测量环境温度并通过无线方式将数据传输到接收端，具备低功耗和高精度的特点。8、设计一个音频混音器，能够处理8路音频输入，实现音量、平衡和效果调节，给出系统方案和电路实现。9、设计一个基于蓝牙模块的智能体重秤，能够测量体重、体脂率、肌肉量等身体指标，并将数据上传至云端。10、基于通信中的多址接入技术设计一个无线通信网络，支持多个用户同时通信，分析网络容量和性能。11、设计一个基于AD9854的直接数字频率合成器（DDS），输出频率范围为1Hz至100MHz，相位分辨率小于1°，给出硬件设计和控制程序。12、设计一个太阳能热水器控制器智能控制电路，能够根据天气情况和用户需求自动调节热水器的工作状态，实现智能化控制。13、使用集成电路设计一个ADC转换器，给出转换精度、速度和功耗等性能指标，并进行电路实现。14、假设要实现一个可以快速查找前K个最大值的算法，以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.最大堆，每次取出堆顶元素即为最大值B.最小堆，维护一个大小为K的堆，堆顶为第K大的值C.二叉搜索树，遍历获取最大值，效率较低D.链表，查找最大值操作复杂15、在一个分布式系统中，需要对各个节点的数据进行同步和合并。以下哪种数据结构适合用于表示和处理这种分布式的数据？（）A.树B.图C.链表D.数组16、设计一个基于FPGA的数字信号滤波系统，实现FIR和IIR滤波器，参数可在线调整。17、在一个实时操作系统中，任务调度是一个关键问题，需要根据任务的优先级、截止时间等因素进行快速的调度决策。以下哪种数据结构和算法常用于实时任务调度？（）A.优先级队列和调度算法B.栈和后进先出调度C.队列和先进先出调度D.集合和随机调度18、利用电力电子技术设计一个光伏逆变器，将太阳能板产生的直流电转换为交流电并入电网。19、设计一个数字音频播放器电路，能够播放MP3、WAV等格式的音频文件，具有音量调节、播放/暂停、上一曲/下一曲等功能。20、设计一个简易的智能小车控制系统，能够通过遥控器或自动模式实现前进、后退、转弯等动作，包括电机驱动电路和控制算法设计。21、考虑一个图的最短路径问题，迪杰斯特拉（Dijkstra）算法是一种常见的求解方法。假设图中存在负权边，以下关于Dijkstra算法的适用性，哪个说法是正确的（）A.仍然适用，可以求出最短路径B.可能会得到错误的结果C.无法运行D.会自动将负权边转换为正权边22、设计一个基于ZigBee技术的智能路灯控制系统，能够根据环境光照和时间自动调节路灯亮度。23、基于通信中的频谱资源管理技术设计一个动态频谱分配系统，提高频谱利用率。24、图是一种复杂的数据结构。假设我们正在研究一个无向图。以下关于图的描述，哪一项是不准确的？（）A.图可以用邻接矩阵或邻接表来存储，不同的存储方式适用于不同的场景B.图的深度优先搜索和广度优先搜索算法可以用于遍历图中的所有节点C.在无向图中，两个节点之间的边是双向的，边的权值通常表示节点之间的距离或关系强度D.图的最小生成树是唯一的，无论使用哪种算法求解25、设计一个基于编码器和控制器的工业机器人运动轨迹控制系统，实现预定的运动轨迹。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）链表的节点结构通常包含哪些内容？如何创建一个链表？2、（本题5分）详细说明如何使用基数排序对整数或字符串进行排序，分析其原理和时间复杂度。3、（本题5分）详细论述在利用哈希表存储自定义类型的数据时，如何设计合适的哈希函数和处理冲突策略，以提高性能。4、（本题5分）解释在一个具有n个顶点的无向图中，如何通过深度优先搜索判断是否存在哈密顿回路。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个程序，使用堆结构实现优先级队列，模拟医院的急诊病人排队系统。2、（本题5分）设计一个在有序数组中进行二分查找的程序，能够返回查找元素的位置或未找到的提示，分析其性能。3、（本题5分）设计一个算法，在一个带权无向图中找出两个指定顶点之间的所有简单路径，并计算每条路径的权值和。4、（本题5分）设计一个程序，利用数组实现堆排序的非递归并行版本，提高排序效率并展示过程和结果。5、（本题5分）设计一个算法，利用平衡二叉树存储书籍的ISBN号和书名，实现快速查找和插入。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某在线游戏的组队系统需要记录队伍信息和队员信息，队伍信息包括队伍ID、队伍名称、队长ID，队员信息包括队员ID、队伍ID、角色信息。设计数据结构来管理组队数据，能够快速查询队伍成员、解散队伍、加入队伍，并支持队伍之间的对战匹配。2、（本题10分）一个社交网络平台需要管理用户之间的好友关系。好友关系以邻接表的形式存储在图结构中。请设计算法实现以下功能：（1）判断两个用户是否为好友；（2）找出某个用户的所有好友；（3）计算某个用户的好友度数；（4）找出共同好友最多的两个用户。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。3、（本题10分）某高校的课程管理系统需要对课程的选课信息