西安航空学院《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、设计一个数字频率计，采用计数法和测周期法相结合，测量范围为1Hz至100MHz，给出系统方案和误差分析。2、设计一个锁相环（PLL）频率合成器，输出特定频率的稳定信号，分析其相位噪声和锁定时间。3、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4、设计一个数字锁相环频率合成器，能够输出频率在1MHz至1GHz范围内连续可调的正弦波，给出系统架构和关键技术。5、插入排序在小规模数据时性能较好。以下关于插入排序的描述，正确的是（）A.对于近乎有序的数组，效率很高B.最坏情况下的时间复杂度为O(nlogn)C.平均情况下的时间复杂度为O(n^2)D.是一种空间复杂度较高的排序算法6、使用集成电路设计一个视频放大器，能够对输入的视频信号进行放大和处理，保证图像质量。7、设计一个基于数字电位器的灯光亮度调节系统，能够实现灯光亮度的平滑调节和记忆功能。8、利用电力电子技术设计一个直流电机驱动器，实现电机的正反转、调速和制动控制。9、设计一个基于FPGA的交通信号灯控制系统，能够根据不同的时间段和车流量自动调整信号灯的时长，实现智能化交通控制。10、设计一个基于FPGA的交通信号灯控制系统，能够根据不同的时间段和车流量自动调整信号灯的时长，实现智能化交通控制。11、设计一个基于单片机的智能电表远程抄表系统，能够通过电力线载波通信将电表数据传输到集中器，实现远程抄表功能。12、考虑一个图的最短路径问题，迪杰斯特拉（Dijkstra）算法是一种常见的求解方法。假设图中存在负权边，以下关于Dijkstra算法的适用性，哪个说法是正确的（）A.仍然适用，可以求出最短路径B.可能会得到错误的结果C.无法运行D.会自动将负权边转换为正权边13、设计一个基于单片机的智能小车控制系统，能够实现小车的自动避障、循迹和远程控制功能。14、设计一个基于PLC的电梯群控系统，实现多部电梯的合理调度，提高运行效率。15、在一个大型企业的员工管理系统中，需要存储员工的基本信息，如姓名、工号、部门、职位等，并且能够按照部门快速查找和统计员工数量。为了实现这样的功能，以下哪种数据结构是比较合适的选择？（）A.字典树B.堆C.跳表D.并查集16、设计一个用于智能音箱的语音处理模块，能够实现语音唤醒、识别和合成，给出系统架构和算法实现。17、设计一个基于霍尔效应的磁场测量仪，能够测量0-1T的磁场强度，精度达到0.01T。18、设计一个基于Wi-FiDirect的点对点无线通信系统，实现高速数据传输，描述系统的硬件组成和通信协议。19、设计一个基于D/A转换器的方波信号发生器电路，输出频率范围为100Hz-10kHz，占空比可调。20、设计一个基于STM32微控制器的电机调速系统，支持PWM调速和闭环控制，实现对直流电机或步进电机的精确调速，提供控制算法和程序框架。21、设计一个电子血压计数据分析与预警电路，能够对血压计测量的数据进行分析，当血压异常时发出预警信号。22、设计一个基于传感器的环境监测系统，能够实时监测温度、湿度、光照强度、PM2.5等环境参数，并通过Wi-Fi将数据上传到云平台。23、在一个最小堆中，删除堆顶元素后，需要重新调整堆以保持其性质。以下哪种操作是正确的？（）A.将最后一个元素移到堆顶，然后向下调整B.将第一个元素移到末尾，然后向上调整C.重新构建整个堆D.不进行任何操作24、设计一个基于ARMCortex-M系列的低功耗手持设备，实现特定的功能如计步、心率监测等，描述设备的硬件选型和软件优化。25、假设在一个算法竞赛中，需要在有限的时间内解决一个涉及大量数据处理和复杂逻辑的问题。在选择数据结构时，以下哪个因素通常是最关键的考虑因素？（）A.空间复杂度B.时间复杂度C.代码实现的难度D.数据结构的通用性26、设计一个光耦隔离电路，实现输入输出信号的电气隔离，给出电路设计和性能测试结果。27、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。28、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℃。29、设计一个基于FPGA的数字通信收发系统，支持常见的通信协议，如UART、SPI等。30、设计一个基于数字信号处理器（DSP）的音频处理系统，能够实现音频滤波、降噪和均衡等功能，提供算法实现和代码优化思路。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线点餐系统需要管理菜品信息、菜单、用户订单和支付信息等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持菜品的添加、删除和修改，菜单的生成，用户订单的处理和支付信息的记录，并能够快速处理高峰时段的大量订单和优化配送路线。2、（本题5分）在一个在线教育平台中，需要管理课程资源、学生学习进度、作业和考试成绩等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持课程资源的上传、下载和更新，学生学习进度的跟踪，作业的布置和批改，考试成绩的记录和分析，并能够根据学生学习情况提供个性化的学习建议。3、（本题5分）在一个大型企业的项目管理系统中，需要管理项目信息、任务分配、员工工作进度和项目资源等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持项目的创建、修改和删除，任务的分配和跟踪，员工工作进度的更新和项目资源的调配，并能够及时发现项目中的风险和问题。4、（本题5分）某公司的人力资源管理系统需要存储员工的培训记录，如员工编号、培训课程、培训时间、培训成绩等。系统要能够快速查找特定员工的培训记录、按照培训成绩对员工进行排序、新增培训记录、修改培训信息、删除无效记录。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）在一个在线游戏中，玩家的角色信息需要被实时更新和存储。角色信息包括角色ID、角色名、等级、经验值、装备列表、技能列表等。设计一种数据结构来存储这些角色数据，以便能够快速查询角色的详细信息、按照等级进行排序、更新角色的经验值和装备，并处理多个玩家同时进行的操作。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）对于一个具有n个元素的数组，如何使用插入排序算法进行降序排序？2、（本题5分）分析在字符串匹配中，如何结合多种算法提高匹配效率。3、（本题5分）论述在链表中如何实现查找、插入和删除操作，与顺序表相比，它们在时间复杂度上有何不同？4、（本题5分）论述伸展树在处理海量数据时的局限性和改进方向。5、（本题5分）在数据结构中，解释栈的应用场景，