中国地质大学（武汉）《数据结构与算法分析》2022-2023学年第一学期期末试卷

装订线装订线PAGE2第1页，共3页中国地质大学（武汉）

《数据结构与算法分析》2022-2023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25个小题，每小题1分，共25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DSP的音频降噪系统，能够有效降低背景噪声，给出算法原理和代码实现。2、字符串匹配是一个常见的问题，KMP算法是一种高效的字符串匹配算法。假设主串为"ABABDABACDABABCABAB"，模式串为"ABABCABAB"，使用KMP算法进行匹配，以下关于匹配过程的描述，哪个是正确的？（）A.不需要回溯主串指针B.每次匹配失败都回溯主串指针到起始位置C.只回溯模式串指针，不回溯主串指针D.同时回溯主串指针和模式串指针3、设计一个计算机网络中的小型路由器，实现不同网段之间的数据转发功能，配置相关路由协议。4、假设正在设计一个资源分配系统，需要管理有限的资源，并根据请求的优先级和时间进行分配。以下哪种数据结构可以有效地支持资源的分配和管理？（）A.最小堆，获取最小优先级的请求B.最大堆，处理最高优先级的请求C.链表，顺序分配资源D.数组，通过索引分配资源5、考虑到一个数据库系统的索引结构，为了能够快速地进行范围查询和随机访问，同时保持较好的空间利用率和插入、删除性能，以下哪种数据结构可能会被采用？（）A.B+树B.红黑树C.AVL树D.字典树6、设计一个数字音频处理中的音频特效生成和控制模块，分析特效的多样性和可控性。7、设计一个数字时钟电路，能够准确显示时、分、秒，具有校时功能，并使用数码管或液晶显示屏进行显示，提供详细的电路原理图和程序代码。8、字符串在计算机程序中经常被处理。假设我们正在对两个字符串进行操作。以下关于字符串的描述，哪一项是不准确的？（）A.字符串的存储方式可以是字符数组或字符指针B.字符串的比较可以通过逐个字符比较来实现C.字符串的常见操作包括查找、替换、拼接等，它们的时间复杂度通常与字符串的长度成正比D.所有的字符串操作算法的时间复杂度都是最优的，无法进一步优化9、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。10、设计一个基于FPGA的数字信号调制系统，支持多种数字调制方式（如8PSK、64QAM等）。11、设计一个基于FPGA的视频图像处理系统，能够实现图像缩放、旋转、灰度化等基本操作。12、在处理复杂的数据结构时，可能会用到一些高级的技术和概念。以下关于高级数据结构技术的描述，错误的是：（）A.并查集是一种用于处理集合合并和查询的数据结构，常用于解决连通性问题B.线段树可以用于高效地处理区间查询和更新操作，例如求区间和、区间最大值等C.字典树（Trie树）适用于字符串的存储和查找，能够快速判断一个字符串是否存在D.高级数据结构技术通常只适用于特定的领域和问题，在一般的编程中很少用到13、运用电子信息工程知识，设计一个智能充电桩的计费和管理系统，支持多种支付方式和用户管理。14、设计一个基于数字电位器和运放的音频增益自动调节系统，根据输入信号强度自动调整增益。15、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。16、在二叉树的应用中，二叉查找树常用于实现动态集合的操作。以下关于二叉查找树的操作，错误的是（）A.查找操作通过比较节点值，沿着合适的子树进行B.插入操作可能会破坏二叉查找树的性质，需要进行调整C.删除操作总是删除叶子节点，不会影响树的结构D.可以通过中序遍历得到有序的节点值序列17、设计一个基于无线通信技术的智能农业环境监测与灌溉控制系统，实现精准农业管理。18、设计一个可编程逻辑器件（PLD）实现的简单数字逻辑功能，如加法器、计数器等，进行功能验证和性能评估。19、设计一个数字信号处理系统，能够对语音信号进行降噪处理，给出系统的硬件架构和软件算法实现。20、设计一个基于DSP的语音信号处理系统，能够实现语音的采集、滤波和压缩编码，阐述系统框架和算法实现。21、在数组实现的顺序队列中，front指针指向队头元素，rear指针指向队尾元素的下一个位置。假设队列的最大容量为10，初始时front=rear=0。进行了5次入队操作和3次出队操作后，队列中的元素个数是多少？（）A.2B.3C.5D.822、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。23、在一个网络数据包处理系统中，数据包按照到达的顺序被处理，但是某些高优先级的数据包需要优先处理。为了实现这种优先级处理机制，以下哪种数据结构可以被应用？（）A.优先级队列B.单调队列C.循环队列D.有序数组24、设计一个太阳能路灯控制器智能管理与节能优化电路，能够实现路灯的智能管理和节能优化，提高能源利用效率。25、设计一个数字图像处理中的图像增强算法，并在不同类型的图像上进行应用和效果评估。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）对于一个具有n个顶点的有向图，如何使用拓扑排序算法判断是否存在多个合法的拓扑序列？2、（本题5分）阐述二叉搜索树的性质和特点，分析其插入、删除和查找操作的算法步骤及时间复杂度，并讨论如何保持二叉搜索树的平衡。3、（本题5分）解释数据结构中栈的应用场景，如表达式求值、函数调用等，并说明其原理。4、（本题5分）详细阐述在一个具有n个顶点的有向图中，如何处理图中的负权边对最短路径算法的影响。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个程序，使用链表实现双向链表的分割功能，输入一个双向链表和一个值，将链表分割为两部分。2、（本题5分）设计一个程序，使用堆结构实现对一组任务按照资源需求进行优先级排序。3、（本题5分）设计并查集中处理动态增加和删除集合操作的高效算法，并测试。4、（本题5分）设计一个算法，用邻接表表示一个有向图，判断图中是否存在回路。5、（本题5分）设计一个算法，在一个二叉树中找出所有节点值的和为给定值的子树。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一个城市的公共交通系统需要实时跟踪公交车的位置和行驶路线，为乘客提供准确的到站时间预测。设计一种数据结构和算法，能够高效地处理车辆位置信息，计算到站时间。2、（本题10分）假设一个电商平台要进行促销活动，需要根据用户的购买历史和浏览记录为其推荐相关商品。请设计数据结构来存储用户的行为数据，并实现推