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

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《数据结构与算法基础》2022-2023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、设计一个简单的数字通信系统的同步模块，实现位同步、帧同步等功能，阐述同步模块的设计和性能测试。2、设计一个基于微波技术的车载雷达测速系统，能够准确测量车辆行驶速度。3、设计一个数字存储示波器数据处理电路，能够对示波器采集的数据进行处理和分析，并且具有图形显示功能。4、设计一个数字图像处理中的图像分割算法，如阈值分割或区域生长分割，在实际图像上进行测试和优化。5、设计一个基于霍尔传感器的电机转速测量系统，能够实时测量电机的转速并将数据显示出来。6、在一个分布式系统中，各个节点需要共享一些全局的状态信息，并且能够快速地检测到状态的变化。为了实现这种全局状态的管理和同步，以下哪种数据结构可能会被用到？（）A.分布式哈希表B.分布式链表C.分布式树D.分布式栈7、设计一个基于FPGA的图像压缩编码系统，实现图像的高效压缩，给出硬件设计和编码效率分析。8、设计一个数字示波器探头电路，能够将输入信号转换为适合示波器测量的信号，并且具有衰减和补偿功能。9、在图的存储结构中，邻接多重表主要用于无向图的存储。对于邻接多重表的特点，以下描述哪一项是不正确的？（）A.邻接多重表能够减少在无向图中存储边时的冗余信息B.便于对边进行删除和插入操作C.邻接多重表的空间复杂度比邻接表低D.邻接多重表在查找边的信息时效率比邻接矩阵高10、设计一个基于蓝牙Mesh网络的智能家居控制系统，实现多个设备的协同控制，描述网络架构和控制策略。11、设计一个基于ZigBee的智能农业监测系统，能够监测土壤温度、湿度、酸碱度等参数，并实现自动灌溉和施肥控制。12、设计一个太阳能路灯控制器智能调光与节能电路，能够根据环境光照强度和交通流量自动调节路灯亮度，实现节能的同时保证照明效果。13、利用射频技术设计一个无线传感器网络的网关设备，实现传感器节点与上位机之间的数据通信和协议转换。14、设计一个基于ZigBee技术的智能农业环境监测系统，能够实时监测土壤湿度、温度、酸碱度等参数。15、设计一个基于单片机的智能电表系统，能够准确测量电能消耗，支持远程抄表和欠费报警功能。16、设计一个5V转3.3V的DC-DC降压电源模块，输出电流不小于1A，效率达到80%以上，给出原理图和PCB设计。17、设计一个数字音频处理中的音频降噪系统，分析降噪效果和对音质的影响。18、设计一个音频均衡器，能够对不同频段的音频信号进行增益调节，给出系统方案和滤波器设计。19、设计一个基于51单片机的电子时钟，具有时分秒显示、设置和闹钟功能，给出硬件电路和程序代码。20、链表也是一种常见的线性表结构。假设我们正在使用一个单向链表。以下关于链表的描述，哪一项是不正确的？（）A.链表在插入和删除元素时，只需修改相关节点的指针，操作较为灵活B.单向链表只能从表头向表尾方向遍历，无法反向遍历C.链表的存储空间不需要连续，可以充分利用零散的内存空间D.链表的查找操作需要从头节点依次遍历，效率相对较低二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）比较选择排序和插入排序在移动元素次数上的差异，并说明原因。2、（本题5分）解释如何在一个具有n个顶点的有向图中，使用拓扑排序算法判断是否存在有向环，并分析其时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）解释图的生成树是什么，以及如何找到一个图的最小生成树。4、（本题5分）详细阐述如何在一个带权无向图中计算任意两个顶点之间路径的平均权值。5、（本题5分）解释如何在一个二叉搜索树中删除一个具有两个子节点的节点。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，利用数组实现希尔排序算法，输入一组数据进行排序并展示过程和结果。2、（本题5分）设计一个伸展树结构，实现插入、删除操作，并测试其在频繁操作下的性能优势。3、（本题5分）设计一个算法，在一个带权无向图中找出所有权值构成等比数列的边。4、（本题5分）设计一个程序，利用树状数组和深度优先搜索算法的结合，找出一个图中所有节点的最大度。5、（本题5分）利用队列结构设计一个打印机任务管理系统，模拟打印任务的排队和打印顺序。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一个在线购物车系统需要管理商品信息，包括商品编号、商品名称、商品数量、商品单价、总价等。系统要能够快速计算购物车总价、按照商品单价对商品进行排序、添加商品、修改商品数量、删除商品。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。2、（本题10分）一个在线图片分享平台需要管理大量的图片信息，包括图片名称、上传者、上传时间、图片标签、浏览量等。设计数据结构来存储这些信息，实现图片的快速上传、删除、查找和浏览量统计，同时支持根据标签和上传时间进行图片筛选和排序。3、（本题