辽宁大学《数据结构实验》2021-2022学年第一学期期末试卷

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2021-2022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批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题2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PLC的流水线控制系统，能够实现产品的自动输送、加工、检测和包装等操作。2、考虑一个在线游戏的服务器端程序，需要实时地处理多个玩家的操作请求，并维护玩家的状态信息，如位置、得分等。由于玩家的操作频繁且并发，数据需要快速地更新和查询。在这种情况下，以下哪种数据结构最适合用于存储玩家的状态数据？（）A.数组，能够快速地随机访问元素B.哈希表，通过哈希函数快速定位玩家的数据C.图，用于表示玩家之间的关系和交互D.树状数组，高效地支持区间查询和更新3、设计一个低通数字滤波器，截止频率为500Hz，采样频率为2kHz，采用窗函数法进行设计。4、设计一个简单的工业机器人运动控制系统，实现机器人的轨迹规划和运动控制，阐述系统的控制算法和硬件实现。5、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。6、设计一个基于DSP的音频编码系统，实现MP3或AAC编码，给出算法流程和代码优化。7、设计一个基于DSP的音频滤波系统，能够实现多种滤波类型如巴特沃斯、切比雪夫等，给出系统的硬件架构和滤波算法。8、设计一个数字信号处理器（DSP）音频处理电路，能够实现音频信号的混音、特效等处理功能。9、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。10、设计一个基于单片机的智能灌溉系统，能够根据土壤湿度自动控制灌溉设备的开启和关闭。11、设计一个基于CPLD的数字频率计，测量范围为1Hz至100MHz，精度为1Hz，给出硬件描述语言代码和测试结果。12、设计一个基于单片机的智能车库照明系统，根据车辆进出自动控制灯光的开启和关闭。13、在一个算法中，需要快速找到一组数中的最大值和最小值。以下哪种数据结构和算法的组合能够以最少的比较次数完成这个任务？（）A.有序数组和遍历B.链表和遍历C.二叉搜索树和中序遍历D.堆和堆操作14、当需要构建一个能够表示家族关系的树形数据结构时，假设每个节点代表一个家庭成员，并且需要方便地查找某个成员的祖先和后代。以下哪种树形结构最合适？（）A.二叉树B.二叉搜索树C.多叉树D.红黑树15、设计一个模拟信号数字化系统，包括抽样、量化和编码模块，确定合适的抽样频率和量化级数，分析系统性能。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细阐述B+树的范围查询操作的实现过程和优势。2、（本题5分）详细阐述归并排序算法的思想和步骤，并说明其时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）详细说明冒泡排序算法中如何判断排序是否已经完成。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线订餐平台的厨房管理系统需要记录菜品制作进度、厨师分配和出餐时间。菜品制作进度包括进度ID、菜品ID、制作阶段、完成时间，厨师分配包括分配ID、菜品ID、厨师ID，出餐时间包括出餐ID、菜品ID、时间。请设计数据结构来管理厨房数据，实现菜品制作的监控、厨师工作的合理安排、出餐时间的准确预测，并优化厨房工作流程。2、（本题5分）在一个在线视频平台中，需要管理视频信息、用户观看历史、视频评论和点赞等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持视频的上传、删除、查找和播放，用户观看历史的记录，视频评论的管理和点赞数的统计，并能够根据用户行为推荐相关视频。3、（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。4、（本题5分）某城市的智能停车系统需要记录停车场的位置、车位数量、占用情况和收费信息。设计一种数据结构和算法，帮助用户快速找到空闲车位并计算停车费用。5、（本题5分）某城市的公交系统需要对公交线路和站点进行管理。线路和站点信息以有向无环图的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查找从起点到终点经过最少站点的公交线路；（2）判断两条公交线路是否存在交叉站点；（3）新增一条公交线路时，如何更新整个公交网络；（4）计算每个站点的客流量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。四、设计题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个程序，使用合适的数据结构存储一个学校的选课系统信息，包括课程信息、学生选课情况等，实现课