郑州工业应用技术学院《数据结构与算法实验》2021-2022学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页郑州工业应用技术学院

《数据结构与算法实验》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、在一个图像处理程序中，需要对图像的像素进行频繁的操作和存储。如果图像是一个二维的灰度图像，以下哪种数据结构可能是最适合存储像素值的？（）A.二维数组，直观表示图像像素B.链表数组，每个链表存储一行像素C.二叉树，按照像素值大小存储D.哈希表，通过像素坐标映射值2、二叉搜索树是一种特殊的二叉树，在查找和操作上具有一定的优势。对于二叉搜索树的特点，以下描述哪一项是不正确的？（）A.左子树上所有节点的值均小于根节点的值，右子树上所有节点的值均大于根节点的值B.中序遍历二叉搜索树可以得到一个有序的序列C.插入、删除和查找操作在平均情况下的时间复杂度均为O(logn)，其中n是节点数量D.二叉搜索树一定是平衡的，即左右子树的高度差不超过13、设计一个基于单片机的智能垃圾桶，当垃圾装满时自动发送信号通知清理。4、设计一个数字频率计多功能电路，能够同时测量频率、周期、占空比等参数，并且具有数据存储和打印功能。5、设计一个简单的无线数据传输系统，采用Zigbee技术，实现多个节点之间的通信，描述系统的硬件组成和软件流程。6、设计一个基于FPGA的图像识别系统，能够识别简单的物体和形状，给出硬件设计和算法流程。7、根据数字信号处理知识，设计一个数字音乐合成器，能够生成各种乐器的声音和音乐旋律。8、设计一个简单的无线通信收发系统，工作在特定频段，采用合适的调制解调方式，实现短距离的数据传输，并分析其性能。9、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。10、设计一个基于FPGA的高速数据加密系统，支持AES或RSA加密算法，给出硬件实现和性能分析。11、对于一个经常需要在头部和尾部进行插入和删除操作的线性数据结构，假设我们正在设计一个程序来管理一个排队系统。以下哪种数据结构最为合适？（）A.栈B.队列C.双端队列D.循环队列12、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。13、设计一个数字信号处理中IIR滤波器和FIR滤波器的性能比较方案，在相同条件下分析滤波效果和资源消耗。14、设计一个数字图像处理系统，能够对输入图像进行灰度化、滤波、边缘检测等基本操作，显示处理结果。15、设计一个基于FPGA的图像锐化系统，能够增强图像的边缘和细节，说明算法和硬件实现。16、设计一个基于蓝牙5.0技术的无线音频传输系统，实现高质量的音频数据传输，给出系统的性能测试结果。17、设计一个基于数字信号处理的语音降噪系统，能够有效降低环境噪声对语音信号的影响，提高语音质量。18、动态数组是一种可以动态调整大小的数组。以下关于动态数组的描述，错误的是：（）A.动态数组可以根据需要自动增加或减少存储空间B.动态数组在插入元素时可能需要重新分配内存C.动态数组的实现通常基于静态数组D.动态数组的性能一定优于静态数组19、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。20、设计一个音频功率放大器，采用甲类放大方式，在8Ω负载下输出功率不小于10W，给出电路设计和热设计。21、设计一个基于单片机的智能小车控制系统，能够实现小车的前进、后退、转弯、调速等功能，并具备避障功能。22、设计一个音频滤波器参数优化电路，能够根据输入音频信号的特点自动优化滤波器的参数，提高音频质量。23、设计一个温度传感器网络数据分析与预警电路，能够对温度传感器网络采集的数据进行分析，当温度异常时发出预警信号。24、在数据结构中，栈是一种特殊的线性表，遵循先进后出的原则。假设一个程序需要对一系列操作进行逆序处理，例如计算表达式的值或者实现函数调用的嵌套。以下哪种应用场景最适合使用栈这种数据结构（）A.按照优先级对任务进行排序B.存储一组无序的整数并进行快速查找C.模拟浏览器的前进和后退功能D.实现一个优先队列25、设计一个基于运算放大器的正弦波振荡器电路，输出频率为1kHz，幅度稳定。26、跳表是一种基于链表的数据结构。关于跳表的特点，以下描述哪一项是不正确的？（）A.跳表通过在链表中增加多层索引来提高查找效率B.插入和删除操作在平均情况下的时间复杂度为O(logn)C.跳表的空间复杂度比普通链表高，但低于平衡二叉搜索树D.跳表的性能不受数据分布的影响，始终保持较好的查找效率27、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。28、设计一个基于模拟乘法器的乘法型数模转换器（DAC），分析其性能和误差。29、设计一个简单的无线充电系统，输出功率为5W，充电效率不低于70%，能够为手机等设备进行无线充电。30、设计一个基于编码器和驱动器的步进电机控制系统，能够精确控制电机的转速和转向。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（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。2、（本题5分）某医院的药品库存管理系统需要对药品的种类、数量和有效期进行管理。药品信息包括药品编号、名称、数量、有效期等。这些信息以哈希桶的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询某种药品的库存数量和有效期；（2）药品入库时添加信息；（3）药品过期时删除信息；（4）统计即将过期的药品数量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）一个在线游戏的玩家信息管理系统需要存储玩家的信息，如玩家编号、玩家昵称、游戏等级、游戏积分、在线状态等。系统要实现快速查找特定玩家、按照游戏积分对玩家进行排名、新增玩家、删除玩家以及更新玩家的在线状态和游戏等级。请确定合适的数据结构，并详细说明算法和代码实现，同时讨论性能优化策略。4、（本题5分）一个在线家居设计平台需要存储家具模型、用户设计方案和材料清单。设计数据结构来方便用户设计和修改方案，并生成报价单。5、（本题5分）某电商平台的促销活动规则管理系统需要定义不同的促销活动类型、适用商品、优惠条件、活动时间等。设计数据结构来存储和管理促销活动规则，支持活动的创建、修改、删除和查询，能够准确计算商品在活动中的优惠价格。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）解释在一个具有n个节点的有向无环图中，如何计算每个节点的入度和出度。2、（本题5分）详细阐述如何在一个图中使用深度优先搜索计算顶点的连通度。3、（本题5分）解释什么是桶排序数据结构，说明其原理和应用场景，并阐述如何进行排序操作。4、（本题5分）详细说明在一个具有n个顶点的有向图中，如何判断图中是否存在环