延安大学《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页延安大学

《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2分，共40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、设计一个基于单片机的温度控制系统，能够实时监测环境温度，并通过控制加热或制冷设备将温度稳定在设定范围内，要求精度为±1℃，并给出硬件电路设计和软件编程思路。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、在数据结构中，栈是一种特殊的线性表，其操作具有特定的限制。以下关于栈的描述，正确的是：（）A.栈的插入和删除操作只能在表的一端进行，按照后进先出的原则B.栈可以在表的任意位置进行插入和删除操作，操作灵活C.栈的存储空间可以是不连续的，通过指针来连接各个元素D.栈的元素存储顺序和取出顺序没有必然联系，取决于操作的随机性4、设计一个直流电机调速系统，采用PWM控制方式，实现电机的平滑调速，包括电路设计和控制算法。5、设计一个程控衰减器，衰减量可在0至60dB范围内程控调节，精度为1dB，给出电路实现和控制逻辑。6、设计一个基于FPGA的高速数据缓存系统，能够实现数据的快速存储和读取，给出存储结构和控制逻辑。7、设计一个高通数字滤波器，截止频率为1kHz，采样频率为4kHz，采用双线性变换法进行设计。8、设计一个音频滤波器电路，能够对输入的音频信号进行低通、高通、带通和带阻滤波，滤波频率可调节。9、假设正在设计一个数据库的索引结构，需要支持快速的等值查询、范围查询和排序操作。在这种情况下，以下哪种索引结构可能是最优的选择？（）A.B树索引，平衡树结构，适用于多种查询B.哈希索引，快速等值查询，但不支持范围查询C.位图索引，适合处理布尔值属性的查询D.全文索引，用于文本内容的搜索10、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。11、设计一个数字温度计液位计扩展电路，能够增加温度计液位计的测量精度和稳定性，并且具有远程监测功能。12、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。13、设计一个简单的数字示波器的触发电路，能够准确捕捉输入信号的特定特征，阐述触发电路的原理和设计。14、设计一个用于太阳能路灯的控制器，能够根据光照强度自动控制路灯开关和亮度调节，给出电路原理和控制策略。15、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。16、利用数字逻辑电路设计一个数字时钟分频器，将输入时钟信号分频为不同频率的输出信号。17、考虑归并排序算法，它将数组不断分成两半进行排序，然后合并。假设在合并两个已排序的子数组时，需要额外的辅助空间来存储元素。以下关于归并排序的空间复杂度，哪个说法是准确的（）A.空间复杂度为O(1)B.空间复杂度为O(logn)C.空间复杂度为O(n)D.空间复杂度为O(n^2)18、设计一个基于FPGA的数字滤波器，实现低通、高通、带通和带阻滤波功能，给出设计过程和资源利用分析。19、线段树是一种用于处理区间查询和更新的数据结构。关于线段树的应用，以下描述哪一项是不正确的？（）A.可以用于快速计算数组某一区间的和、最大值、最小值等B.对于频繁的区间更新操作，线段树能够高效地处理C.线段树的构建和查询操作的时间复杂度均为O(logn)D.线段树只能用于处理数值类型的数据，不能处理其他类型的数据20、设计一个无线通信模块抗干扰与加密电路，能够提高无线通信的抗干扰能力，并对通信数据进行加密保护。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）深入分析在一个具有n个元素的链表中，如何查找第k大的元素。2、（本题5分）阐述如何在一个具有n个顶点的图中，使用深度优先搜索算法计算顶点的连通分量个数，并分析其时间复杂度。3、（本题5分）说明二叉树的遍历算法在二叉树的平衡检查优化问题、树的对称问题变种中的应用。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个哈希表，存储字符串数据，处理冲突采用链地址法，实现插入、查找和删除操作。2、（本题5分）设计一个程序，将给定的无序数组构建为一个最大堆，输出构建后的堆。3、（本题5分）研究线段树在区间求和操作中的更新策略，优化时间复杂度。4、（本题5分）设计一个程序，在字符串中查找所有长度为k的子串，并判断是否为回文串，输出结果。5、（本题5分）设计一个基于链表的数据结构，用于存储学生的成绩信息，包括学号、姓名和成绩，实现添加、删除、查找和修改学生成绩的功能。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）一个图书馆的图书采购管理系统需要存储采购计划的信息，如采购编号、图书名称、作者、出版社、预计采购数量、采购进度等。系统要支持快速查找特定采购计划、按照预计采购数量对计划进行排序、新增采购计划、修改采购进度、取消采购计划。请确定恰当的数据结构，并详细阐述算法