武汉学院《数据结构课程设计》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《数据结构课程设计》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、设计一个高通椭圆滤波器电路，截止频率为500Hz，通带波纹小于0.3dB，阻带衰减不小于50dB，输入信号频率范围为0-1kHz。2、根据通信原理，设计一个无线传感器网络的网关设备，实现传感器数据的汇聚和转发。3、设计一个基于无线通信技术的智能农业灌溉控制系统，根据土壤湿度和气象条件自动控制灌溉。4、设计一个基于数字信号处理器（DSP）的音频均衡器，能够对不同频段的音频信号进行增益调整，改善音质。5、设计一个具有温度补偿功能的压力传感器测量电路，提高测量精度，给出电路设计和温度补偿算法。6、在数据结构的性能评估中，时间复杂度和空间复杂度是重要的指标，以下关于它们的说法，错误的是：（）A.时间复杂度反映了算法执行所需的时间与输入规模之间的关系B.空间复杂度反映了算法执行所需的存储空间与输入规模之间的关系C.优先考虑时间复杂度较低的算法，空间复杂度可以忽略不计D.对于一些特殊的应用场景，可能需要在时间复杂度和空间复杂度之间进行权衡7、设计一个基于PLC的自动化仓储系统，能够实现货物的自动入库、出库、存储和检索，提高仓储效率。8、设计一个基于Zigbee和GPRS的远程无线监测系统，实现数据的远程传输和监控，描述系统的硬件组成和软件流程。9、在一个物流配送系统中，需要根据各个配送点的位置和货物需求，规划出最优的配送路线，以最小化运输成本和时间。以下哪种数据结构和算法常用于解决这类路径规划问题？（）A.蚁群算法使用的信息素矩阵B.模拟退火算法使用的随机数生成器C.遗传算法使用的染色体编码D.A*算法使用的优先级队列10、设计一个模拟集成电路中的反馈放大器，实现特定的增益和带宽要求，分析反馈对稳定性的影响。11、设计一个数字音频的多声道处理系统，如5.1声道或7.1声道，实现音频的空间定位和效果增强。12、在数据结构的实现中，动态内存分配是常见的操作。假设我们正在动态分配内存来存储数据结构。以下关于动态内存分配的描述，哪一项是不准确的？（）A.使用动态内存分配可以根据实际需求灵活地调整数据结构的大小B.动态内存分配需要注意内存泄漏和内存碎片的问题C.释放动态分配的内存时，必须使用对应的释放函数，否则会导致内存泄漏D.只要程序正常结束，动态分配的内存会自动释放，不需要手动处理13、设计一个基于单片机的智能家居控制系统，能够实现对灯光、窗帘、空调等设备的远程控制和智能场景切换功能。14、设计一个电子血压计无线传输电路，能够将血压计的测量数据通过无线方式传输到手机或电脑进行分析和处理。15、设计一个数字通信系统中的噪声抑制电路，降低系统内部噪声对信号的影响，分析噪声抑制效果。16、设计一个红外线测距电路，能够测量物体与传感器之间的距离，测量范围为10cm到100cm，精度为±1cm。17、设计一个图像处理中的边缘检测算法，并在实际图像上进行测试和优化，分析算法的复杂度和准确性。18、设计一个数字信号发生器扩展电路，能够增加信号发生器的输出信号类型和参数调节范围，并且具有脉冲宽度调制功能。19、设计一个高速串行通信系统，采用PCIe接口，传输速率达到10Gbps，说明硬件实现和协议栈。20、设计一个数字通信系统中前向纠错编码（FEC）的性能评估和优化方案，分析编码增益和复杂度。21、队列也是一种特殊的线性表，遵循先进先出的原则。在实际应用中，队列常用于（）A.操作系统的作业调度B.图的广度优先搜索算法C.缓存数据的管理D.以上都是22、使用单片机设计一个智能烟雾报警器，能够灵敏检测烟雾并及时发出警报。23、设计一个基于FPGA的数字信号滤波系统，支持在线参数调整和实时滤波，给出硬件设计和滤波算法优化。24、设计一个用于医疗仪器的信号放大器，能够放大微弱的生理信号，如心电、脑电等，给出电路设计和噪声抑制方法。25、在数据结构的选择中，需要考虑多种因素。以下关于数据结构选择的考虑因素，不正确的是：（）A.数据的规模和操作的频繁程度B.存储空间的限制C.算法的复杂度和效率D.只根据个人喜好选择，不考虑实际需求26、设计一个高频功率放大器电路，工作频率在100MHz以上，输出功率不小于10W，效率不低于50%，给出电路结构和调试方法。27、设计一个基于数字信号处理的音频分离系统，能够将混合音频中的不同声源分离出来。28、设计一个太阳能热水器控制器，能够自动控制水温、水位和上水，描述电路原理和控制策略。29、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。30、数据结构是计算机存储、组织数据的方式。在众多的数据结构中，线性表是一种基础的数据结构。线性表具有多种存储方式，如顺序存储和链式存储。顺序存储的线性表在插入和删除元素时，可能会面临较大的移动操作。假设一个顺序存储的线性表已经存储了大量元素，现在需要在中间位置插入一个新元素，以下关于这种操作的描述，正确的是：（）A.插入操作的时间复杂度为O(1)B.插入操作的时间复杂度为O(n)C.插入操作无需移动元素D.插入操作的时间复杂度与元素个数无关二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某学校的社团管理系统需要管理社团信息、成员信息、活动安排和经费使用等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现社团的创建、注销和信息修改，成员的加入、退出和管理，活动的组织和记录，以及经费的收支和统计，并能够评估社团的活跃度和发展情况。2、（本题5分）某城市的停车场管理系统需要记录车辆的入场时间、出场时间、车牌号和停车位置等信息。请设计合适的数据结构来存储这些信息，实现车辆的入场登记、出场结算、车位查询和停车费用计算，并能够优化车位分配以提高停车场的利用率。3、（本题5分）一个在线音乐平台的歌单管理系统需要对用户创建的歌单和歌曲信息进行管理。歌单信息包括歌单编号、名称、歌曲列表等，歌曲信息包括歌曲ID、名称、歌手等。这些信息以邻接多重表的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询某个歌单中的歌曲；（2）向歌单中添加或删除歌曲；（3）合并两个歌单；（4）统计用户创建的歌单数量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。4、（本题5分）一个在线购物车系统需要管理商品信息，包括商品编号、商品名称、商品数量、商品单价、总价等。系统要能够快速计算购物车总价、按照商品单价对商品进行排序、添加商品、修改商品数量、删除商品。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。5、（本题5分）一个电商网站的推荐系统需要根据用户的浏览历史和购买行为为用户推荐相关商品。用户的行为数据以字符串的形式存储，使用后缀树来处理这些数据。请设计算法实现以下功能：（1）查找具有相似浏览历史的用户；（2）根据用户的当前浏览行为预测可能感兴趣的商品；（3）更新用户的行为数据；（4）处理大量用户数据时，如何优化后缀树的性能。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）深入解释在队列的实现中，循环队列和链式队列的区别，以及它们在不同场景下的适用性。2、（本题5分）详细阐述计数排序的局限性和适用条件。3、（本题5分）深入解释在具有n个元素的链表中，如何查找链表的中间节点，并给出两种不同的实现方法和代码示例。4、（本题5分）在一个具有n个顶点的无向图中，如何判断两个顶点之间是否存在简单路径，