中国地质大学（武汉）《数据结构与算法基础》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页中国地质大学（武汉）《数据结构与算法基础》

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20个小题，每小题1分，共20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Wi-Fi的智能家电控制系统，能够通过手机APP远程控制家中的电视、空调、冰箱等家电设备的开关和工作模式。2、利用数字逻辑电路设计一个数字电压表，能够测量直流电压并以数字形式显示，给出测量精度和量程。3、设计一个数字音频播放器电路，能够播放MP3、WAV等格式的音频文件，具有音量调节、播放/暂停、上一曲/下一曲等功能。4、设计一个简单的电力线通信系统，能够在电力线上实现数据传输，包括调制解调电路和通信协议。5、设计一个音频功率放大器的散热系统，保证放大器在高功率输出时的稳定工作，给出散热系统的设计和热分析。6、设计一个基于ZigBee技术的智能仓储货物定位系统，能够实时获取货物的位置信息。7、设计一个基于FPGA的高速数据通信接口，支持PCIe或以太网接口，给出硬件设计和驱动开发。8、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。9、设计一个基于FPGA的数字频率计，能够测量输入信号的频率，具有较高的测量精度和较宽的测量范围。10、字典树（Trie树）常用于字符串的存储和查找。假设我们正在使用字典树处理字符串集合。以下关于字典树的描述，哪一项是不准确的？（）A.字典树利用字符串的公共前缀来节省存储空间和提高查找效率B.插入和查找操作在字典树中的时间复杂度与字符串的长度有关C.字典树可以方便地实现字符串的前缀匹配和搜索功能D.字典树适合存储大量短字符串，对于长字符串效果不佳11、设计一个基于Wi-FiDirect的无线打印服务器，支持多种打印机类型，给出系统架构和软件实现。12、队列可以用于实现广度优先遍历算法。在广度优先遍历中，以下关于队列的使用描述错误的是（）A.从起始节点开始，将其入队B.每次取出队头节点，并将其未访问的邻接节点入队C.直到队列为空，遍历结束D.队列中的节点顺序与遍历顺序无关13、根据传感器原理，设计一个用于工业自动化生产线的物体位置检测系统，能够准确检测物体的位置并反馈给控制系统。14、设计一个用于智能电表的通信模块，支持GPRS或NB-IoT通信方式，能够实现数据远程传输和抄表功能，给出硬件设计和通信协议实现。15、设计一个简单的数字信号调制解调系统，能够实现ASK、FSK、PSK等调制方式，给出系统的硬件电路和软件实现。16、设计一个基于物联网技术的智能仓储管理系统，能够实现货物的自动入库、出库和库存盘点。17、已知一个完全二叉树的节点总数为n，若其深度为h（根节点所在层为1），则以下关于h的表达式正确的是？（）A.log2(n)B.log2(n)+1C.floor(log2(n))D.floor(log2(n))+118、设计一个数字示波器，带宽为100MHz，采样率为1GSa/s，具备基本的测量功能，如峰峰值、频率等，说明硬件架构和软件界面设计。19、在一个长度为n的字符串中，使用朴素的模式匹配算法查找一个长度为m的子串，其最坏情况下的时间复杂度为：（）A.O(n)B.O(m)C.O(nm)D.O(n+m)20、设计一个数字信号处理中窗函数的选择和应用方案，分析不同窗函数对信号处理结果的影响。二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细说明在字符串匹配的多模式匹配中，如AC自动机，如何实现高效的匹配。2、（本题5分）阐述并查集中如何利用启发式合并策略提高整体性能。3、（本题5分）阐述跳表这种数据结构的原理和实现，比较其与普通链表在查找性能上的差异。4、（本题5分）论述在一个顺序存储的二叉树中，如何通过数组下标快速确定节点的父子关系。5、（本题5分）解释什么是并查集的路径压缩优化策略，说明其原理和实现方法，并分析其对并查集操作效率的影响。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，使用循环队列存储医院的挂号信息，实现挂号的排队和叫号功能。2、（本题5分）研究伸展树在频繁插入和删除交替情况下的性能，提出改进措施。3、（本题5分）设计一个算法，在有序数组中进行二分查找的同时统计目标值出现的次数，输出次数。4、（本题5分）使用双向链表和迪杰斯特拉算法，设计一个程序，为一个电商物流网络规划配送路径，使配送时间最短。5、（本题5分）利用队列结构设计一个超市促销活动排队系统，模拟顾客参与活动的过程。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一个在线教育平台的作业批改系统需要记录学生的作业提交情况、批改结果和教师评语。设计数据结构来方便教师查阅和统计学生的作业表现。2、（本题10分）某在线学习平台需要管理课程的章节和学生的学习进度，课程章节包括章节ID、章节名称、课程ID、内容，学习进度包括学生ID、章节ID、学习时间、完成状态。设计数据结构来存储这些数据，能够快速查询学生的学习进度、统计章节的完成率，并为学生推荐未学习的章节。3、（本题10分）一个在线学习平台需要