湖北工程学院新技术学院《数据结构课程设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构课程设计》2023-2024学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______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、设计一个基于图像传感器的车牌识别系统，能够自动识别车牌号码，并将识别结果进行输出和存储。2、设计一个音频放大器，要求具有一定的增益、低失真和宽频带，给出放大器的电路设计、参数计算以及性能测试方案。3、数组是一种基础的数据结构，具有一定的优点和局限性。以下关于数组的说法，不正确的是：（）A.数组的元素在内存中是连续存储的，便于随机访问B.数组的长度在定义后通常是固定的，不易动态扩展C.数组的插入和删除操作在元素较多时，效率较高D.数组可以用于存储相同类型的数据元素，具有较高的存储效率4、设计一个光耦隔离的数字输入输出模块，实现与外部设备的电气隔离通信，给出电路参数和应用示例。5、考虑一个在线游戏排行榜系统，需要实时更新玩家的得分和排名，并能够快速地获取前几名玩家的信息。对于这样的需求，以下哪种数据结构和算法的结合是最恰当的？（）A.快速排序和数组，实现得分排序和排名更新B.归并排序和链表，处理玩家得分数据C.插入排序和栈，更新玩家排名D.堆排序和优先队列，高效维护排行榜6、设计一个简单的雷达测距系统，能够测量目标物体的距离，并显示测量结果，分析其测量精度和误差来源。7、设计一个基于DSP的语音处理系统，能够实现语音的采集、编码、解码和播放，给出系统的硬件架构和软件算法流程。8、设计一个高频射频收发器电路，工作频率在2.4GHz，支持蓝牙和ZigBee通信，给出电路结构和性能指标。9、设计一个基于数字滤波器的信号降噪系统，能够有效去除输入信号中的噪声，提高信号质量。10、对于一个需要频繁进行插入、删除和查找操作的数据集合，假设数据的规模较大且分布较为随机。以下哪种数据结构在平均情况下能够提供较好的性能？（）A.链表B.有序数组C.哈希表D.栈11、设计一个基于Wi-FiDirect的无线打印服务器，支持多种打印机类型，给出系统架构和软件实现。12、设计一个数字音频编码和解码系统，采用特定的编码算法，比较编码前后的音频质量和数据压缩率。13、设计一个基于LTC6804的电池组监测系统，能够同时监测多个串联电池的电压和温度，给出硬件电路和软件算法。14、哈希表是一种用于快速查找的数据结构，通过哈希函数将关键字映射到表中的位置。假设使用一个简单的哈希函数h(key)=key%10来存储一系列整数：12、22、32、42、52。如果发生了哈希冲突，采用链地址法来解决。那么查找值为32时，平均比较次数大概是多少？（）A.1B.2C.3D.415、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。16、设计一个基于UWB技术的室内定位系统，定位精度达到厘米级，说明系统组成和定位算法。17、B树和B+树常用于数据库和文件系统中。假设我们正在分析一个B树的结构。以下关于B树和B+树的描述，哪一项是不准确的？（）A.B树的阶数越大，树的高度越小，查找效率越高B.B+树的所有叶子节点通过指针连接成一个链表，便于范围查询C.B树和B+树在插入和删除节点时，都需要进行分裂和合并操作来保持树的结构D.B树和B+树只适用于数据量较小的情况，对于大规模数据不适用18、在数据结构中，栈是一种特殊的线性表，其操作遵循后进先出的原则。假设一个程序需要对一系列操作进行顺序处理，这些操作包括入栈和出栈。如果初始时栈为空，依次进行入栈操作：元素1、2、3，然后进行两次出栈操作。请问第二次出栈时弹出的元素是什么？（）A.1B.2C.3D.栈为空，无法出栈19、设计一个基于PLC的风力发电控制系统，实现对风力发电机的转速、功率等参数的监测和控制。20、设计一个数字图像处理中的目标检测系统，能够准确检测出特定目标，分析检测的准确率和实时性。21、设计一个基于运算放大器的差分放大器电路，具有高共模抑制比和低噪声特性。22、设计一个基于STM32的无人机飞行控制系统，实现飞行姿态控制和导航功能，提供系统的硬件组成和控制算法。23、假设要实现一个高效的字符串匹配算法，能够在一个长文本中快速找到给定的模式字符串的所有出现位置。以下哪种数据结构和算法的组合是常见的解决方案？（）A.KMP算法结合数组B.暴力匹配算法结合链表C.后缀树D.字典树结合贪心算法24、设计一个基于PLC的污水处理厂曝气池控制系统，实现对曝气强度和时间的精确控制。25、设计一个通信系统复用设备，能够实现时分复用、频分复用或波分复用功能，分析复用效率和资源利用率。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）在一个链表中，如何查找链表的中间结点？2、（本题5分）深入分析在一个具有n个元素的顺序表中，如何进行归并排序，并分析其空间复杂度。3、（本题5分）深入解释在具有n个顶点和e条边的无向图中，如何使用弗洛伊德（Floyd）算法求解所有顶点对之间的最短路径，并分析其时间复杂度和空间复杂度。4、（本题5分）在数据结构中，阐述如何使用配对堆进行优先队列操作，给出算法步骤和实现代码，并分析其性能优势和适用场景。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）使用队列结构设计一个银行排队叫号系统，模拟客户的排队和服务过程。2、（本题5分）设计一个数据结构和算法，用于管理一个图书馆的读者逾期未还图书提醒系统，及时提醒读者归还图书。3、（本题5分）设计一个哈夫曼编码系统，对给定的字符及其出现频率进行编码和解码，计算编码后的平均码长。4、（本题5分）设计一个程序，判断给定的无向图是否连通，若连通，输出其连通分量的个数。5、（本题5分）设计一个程序，使用插入排序算法对一个链表进行排序。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某电商平台的商品推荐系统需要根据用户的浏览和购买历史为用户推荐商品。系统需要存储用户的行为数据，包括用户编号、商品编号、浏览时间、购买时间等。请设计合适的数据结构和算法，能够快速分析用户行为，为用户生成个性化的商品推荐，并给出代码实现和性能评估。2、（本题10分）一个电影票务系统需要存储电影场次信息，如场次编号、电影名称、放映时间、影厅号、剩余座位数等。系统要能够快速查找特定场次、按照剩余座位数对场次进行排序、新增场次、删除已结束场次以及修改场次的剩余座位数。请