湖北商贸学院《数据结构与算法》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《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、设计一个基于锁相环的频率合成器系统，能够输出频率范围为10MHz-1GHz，频率分辨率为1Hz，相位噪声小于-120dBc/Hz@1kHz偏移。2、哈夫曼树是一种特殊的带权路径长度最短的二叉树，在数据压缩等领域有重要应用。以下关于哈夫曼树的描述，不准确的是：（）A.哈夫曼树的构建过程基于贪心算法，每次选择权值最小的两个节点合并B.通过哈夫曼树可以为字符编码，实现数据的高效压缩C.哈夫曼树的带权路径长度是所有叶子节点的权值乘以路径长度之和D.不同的字符集和权值分布会得到相同的哈夫曼树结构3、设计一个用于医疗成像设备的信号采集系统，如CT、MRI等，能够实现高速、高精度的数据采集，给出系统架构和接口设计。4、当使用数组实现队列时，为了避免假溢出，通常采用循环队列的方式。假设一个循环队列的容量为10，当前队头指针为3，队尾指针为8。此时入队一个元素后，队尾指针应该指向哪里（）A.9B.0C.7D.15、设计一个数字频率计数器扩展电路，能够将频率计的测量范围扩展到1GHz，精度为±1Hz。6、使用运算放大器设计一个音频放大器电路，能够将输入的微弱音频信号进行放大，同时具有一定的带宽和低失真度，给出详细的电路设计和参数计算。7、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。8、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。9、设计一个简单的语音识别系统，能够识别特定的语音指令，并执行相应的操作，如开灯、关灯、播放音乐等。10、设计一个数字音频处理系统，能够实现音频的采集、编码、存储和播放，具备一定的音频特效处理功能。11、设计一个数字音频处理中的音频时频分析和特征提取系统，分析特征的有效性。12、设计一个光耦隔离电路，实现输入输出信号的电气隔离，给出电路参数和应用场景。13、设计一个基于陀螺仪和加速度计的姿态测量系统，能够实时获取物体的姿态信息。14、设计一个温度传感器网络数据分析电路，能够对温度传感器网络采集的数据进行分析和处理，并且具有预警功能。15、设计一个基于DSP的语音信号处理系统，能够实现语音的采集、滤波和压缩编码，阐述系统框架和算法实现。16、设计一个低功耗集成电路系统，从电路结构、电源管理等方面考虑降低功耗，分析功耗优化效果。17、设计一个无线数据传输系统，采用蓝牙技术实现短距离数据传输，传输速率不低于1Mbps，有效传输距离不小于10米。18、设计一个基于ADC和微控制器的水质监测系统，能够测量pH值、溶解氧、电导率等水质参数。19、设计一个基于CAN总线的汽车电子控制系统，实现对发动机、变速器和车身电子设备的控制和通信，说明总线协议和节点设计。20、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。21、设计一个射频识别系统中的防碰撞算法实现方案，分析算法的效率和系统响应时间。22、设计一个模拟电子琴的电路，能够通过按键产生不同频率的声音，模拟钢琴的基本音阶。23、利用电力电子技术设计一个交流-直流变换器（AC-DCConverter），实现将交流电源转换为稳定的直流电源输出。24、设计一个基于FPGA的视频图像增强系统，能够对输入的视频图像进行对比度增强、亮度调整等处理。25、设计一个基于ADC和微控制器的风速风向测量系统，能够同时测量风速和风向，并实时显示。26、设计一个具有自动切换功能的电源系统，能够在市电和备用电源之间自动切换，保证设备的正常供电，包括电路设计和控制逻辑。27、对于一个顺序存储的线性表，要在表头插入一个新元素，需要移动的元素个数为？（）A.0B.1C.nD.n-128、设计一个数字温度计液位计智能监测电路，能够自动监测温度和液位的变化，并给出预警提示。29、设计一个基于运放的音频前置放大器，具有高输入阻抗、低噪声和一定的增益，用于提升音频信号质量。30、设计一个温度控制系统电路，能够根据设定的温度自动控制加热或冷却设备，使环境温度保持在设定值附近，精度为±1℃。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某在线图书馆的图书借阅系统需要记录图书的借阅者、借阅时间、应还时间、是否逾期等信息。设计数据结构来管理图书借阅情况，支持借阅、归还、续借等操作，能够及时提醒借阅者归还图书并统计图书的借阅频率。2、（本题5分）某医院的医生排班管理系统需要存储医生的排班信息，如医生编号、医生姓名、科室、排班日期、上班时间、下班时间等。系统要支持快速查找特定医生的排班、按照上班时间对排班进行排序、新增排班、修改排班以及删除排班。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。3、（本题5分）某音乐平台需要对用户的播放记录和收藏歌曲进行管理。用户信息包括用户ID、播放历史、收藏歌曲等。考虑使用左偏树来存储这些信息。请设计算法实现以下功能：（1）查询用户最近播放的歌曲；（2）添加用户新的播放记录或收藏歌曲；（3）删除用户不再喜欢的歌曲；（4）按照播放次数对用户的歌曲进行排序。分析所设计算法的时间复杂度和空间复杂度。4、（本题5分）一家电商平台的评论管理系统需要记录商品的评论信息，包括评论ID、商品ID、用户ID、评论内容、评论时间、评分等。设计数据结构来存储评论数据，能够快速查找商品的评论、按评分排序、删除不良评论，并统计商品的平均评分。5、（本题5分）假设一个在线投票系统需要记录投票主题、选项和投票人的投票情况。投票主题包括主题ID、主题名称、开始时间、结束时间，选项包括选项ID、主题ID、选项内容，投票情况包括投票人ID、主题ID、选项ID。请设计数据结构来存储这些数据，能够快速统计每个选项的票数、查询投票结果、防止重复投票，并在投票结束后生成投票报告。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在一个具有n个顶点的无向图中，如何使用深度优先搜索算法找出所有的连通分量，给出算法步骤和代码框架。2、（本题5分）论述在堆排序的优化中，如何避免频繁的调整操作以提高性能。3、（本题5分）详细论述在一个具有n个顶点的无向图中，如何进行最大匹配问题的求解。4、（本题5分）详细解释红黑树的性质和旋转操作，说明其在动态维护有序集合时的优势。5、（本题5分）数组的