湖北商贸学院《数据结构与算法》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页湖北商贸学院《数据结构与算法》

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20个小题，每小题1分，共20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、设计一个基于光电传感器的自动照明控制系统，能够根据环境光线强度自动调节灯光亮度，实现节能和舒适的照明效果。2、设计一个基于ADC和DAC的模拟信号采集与回放系统，采样频率不低于100kHz，量化精度为12位。3、在有向图的最短路径算法中，迪杰斯特拉算法具有一定的特点。以下关于迪杰斯特拉算法的描述，错误的是（）A.它能求出从源点到其他所有顶点的最短路径B.每次都选择距离源点最近的未确定最短路径的顶点进行扩展C.算法的时间复杂度为O(V²)，其中V是顶点的数量D.该算法不能处理带有负权边的图4、设计一个简单的无线充电器，能够为手机等设备进行无线充电，给出充电器的电路原理和设计参数。5、红黑树也是一种自平衡的二叉搜索树。假设我们正在研究一个红黑树。以下关于红黑树的描述，哪一项是不准确的？（）A.红黑树通过对节点颜色的约束来保持一定程度的平衡B.红黑树的插入和删除操作相对复杂，但能保证较好的性能C.红黑树的查找操作的时间复杂度在平均情况下优于AVL树D.红黑树在频繁插入和删除节点的情况下，性能比AVL树更稳定6、考虑到一个在线游戏的排行榜系统，需要根据玩家的得分实时更新排名，并能够快速获取前几名玩家的信息。在这种情况下，以下哪种数据结构能够有效地支持排名的动态更新和高效查询？（）A.平衡二叉树B.斐波那契堆C.完全二叉树D.伸展树7、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。8、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9、设计一个基于模拟滤波器和放大器的音频前置放大与滤波系统，提升音频输入质量。10、根据数字信号处理理论，设计一个音频频谱分析仪，能够显示音频信号的频谱分布。11、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。12、设计一个基于STM32的物联网终端设备，能够连接云平台实现数据的上传和下发，描述设备的硬件和软件实现。13、设计一个带通椭圆滤波器电路，中心频率为1kHz，带宽为200Hz，通带波纹小于0.3dB，阻带衰减不小于60dB，输入信号频率范围为0-2kHz。14、根据通信原理，设计一个卫星通信地面站的天线跟踪控制系统，确保天线始终对准卫星。15、在数据结构中，线性表是一种基础的数据结构。假设我们正在研究一个顺序存储的线性表。以下关于线性表的描述，哪一项是不准确的？（）A.顺序存储的线性表在插入和删除元素时，可能需要移动大量元素，效率较低B.线性表的长度可以动态变化，根据需要增加或减少存储的元素数量C.可以通过索引快速访问顺序存储线性表中的任意元素D.顺序存储的线性表适合频繁进行插入和删除操作的场景16、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。17、设计一个基于模拟移相器和滤波器的相位补偿系统，改善系统的相位特性。18、设计一个基于单片机的智能水温控制系统，用于热水器或工业设备的水温控制。19、设计一个智能安防监控系统，能够实现视频监控、入侵检测和报警功能，给出系统的硬件架构和软件实现方案。20、设计一个简单的通信基站发射机前端电路，工作频率在900MHz，输出功率为10W，给出射频电路设计和功率放大器选型。二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）如何在二叉搜索树中进行插入和删除操作？请详细说明操作步骤。2、（本题5分）阐述在一个循环队列中，如何判断队空和队满的条件，并解释为什么需要这样判断，以及可能会出现的误判情况和解决方法。3、（本题5分）论述如何使用动态规划算法解决矩阵连乘问题，给出最优解的计算方法。4、（本题5分）在一个顺序表中，插入和删除操作在平均情况下的时间复杂度分别是多少？并解释为什么会是这样的复杂度。5、（本题5分）论述跳表在数据更新操作频繁且数据量大的情况下的性能瓶颈及解决方案。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个算法，在一个带权无向图中找出权值最大的边。2、（本题5分）设计一个程序，使用合适的数据结构来存储一个电商网站的商品信息，如商品名称、价格、库存、销量等，并能实现商品的添加、删除、查询和排序功能。3、（本题5分）设计一个程序，计算给定带权有向图中两个顶点之间路径经过的顶点数量，输出数量。4、（本题5分）设计一个算法，利用平衡二叉树存储用户的年龄和性别，实现年龄的范围查找和性别统计。5、（本题5分）设计一个基于线段树的数据结构，实现区间查询和更新操作。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某公司的员工管理系统需要存储员工的个人信息，如姓名、工号、部门、职位、薪资等。请设计合适的数据结构来存储员工信息，支持按部门、职位等条件进行快速查询和排序，并能够方便地进行员工信息的添加、删除和修改操作。2、（本题10分）某在线购物网站的促销活动系统需要根据用户的消费记录和行为，为用户发放优惠券。设计一种数据结构和算法，实现优惠券的精准发放和管理。3、（本题10分