中国矿业大学徐海学院《数据结构》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页中国矿业大学徐海学院《数据结构》

2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、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、设计一个基于运算放大器的仪表放大器，具有高共模抑制比和高增益，用于测量小信号。2、设计一个基于陀螺仪和加速度计的姿态测量系统，能够实时获取物体的姿态信息。3、设计一个基于单片机的智能水表系统，能够实现用水量的计量、数据存储和远程抄表功能。4、栈是一种特殊的线性表，遵循特定的操作原则。对于栈的操作，以下描述哪一项是不正确的？（）A.栈遵循先进后出（FILO）的原则，只能在栈顶进行插入和删除操作B.可以使用数组或链表来实现栈的数据结构C.栈的入栈和出栈操作的时间复杂度均为O(1)D.栈的应用非常广泛，例如在表达式求值和函数调用中5、假设在一个资源分配系统中，有多个资源请求同时到达，系统需要根据资源的可用性和请求的优先级进行分配。为了有效地管理资源和请求，以下哪种数据结构可以帮助实现高效的分配策略？（）A.集合B.映射C.链表集合D.树状数组6、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7、设计一个基于FPGA的视频压缩编码系统，实现H.264或H.265编码，给出硬件设计和资源利用。8、设计一个具有自动增益控制功能的放大器，能够根据输入信号的幅度自动调整增益，给出电路设计和性能测试报告。9、设计一个集成电路封装结构，满足散热、电气性能和机械强度等要求，进行封装的可靠性分析。10、设计一个简易的智能小车控制系统，能够通过遥控器或自动模式实现前进、后退、转弯等动作，包括电机驱动电路和控制算法设计。11、设计一个数字频率计多功能显示电路，能够同时显示频率、周期、占空比等参数，并且具有图形显示功能。12、设计一个基于运算放大器的积分器电路，积分时间常数可调，用于对输入信号进行积分运算。13、利用电力电子技术设计一个交流-直流变换器（AC-DCConverter），实现将交流电源转换为稳定的直流电源输出。14、树的存储方式有多种，如双亲表示法、孩子表示法、孩子兄弟表示法等。假设要快速找到一个节点的父节点，以下哪种存储方式可能最为合适？（）A.双亲表示法B.孩子表示法C.孩子兄弟表示法D.以上方式效果相同15、设计一个基于555定时器的脉冲发生器，产生频率和占空比可调的方波脉冲信号，频率范围为1Hz-100kHz。16、设计一个音频均衡器自动预设电路，能够根据不同的音乐类型自动预设均衡器的参数，提高音频体验。17、设计一个基于FPGA的CAN总线通信控制器，实现数据的收发和错误处理，给出硬件描述和测试方案。18、设计一个音频放大器失真补偿电路，能够对放大器的失真进行补偿，提高音频质量。19、设计一个基于51单片机的智能车库门控制系统，能够通过遥控器和手机APP控制车库门的开启和关闭，并具备防夹功能。20、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。21、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。22、设计一个无线遥控器扩展电路，能够增加遥控器的控制距离和控制功能，控制距离在50米以上。23、根据传感器技术，设计一个用于环境监测的空气质量检测系统，能够检测多种污染物的浓度。24、设计一个基于ZigBee技术的无线智能家居安防系统，能够检测门窗入侵、烟雾和燃气泄漏等情况，并及时报警，说明系统组成和网络配置。25、设计一个简单的数字图像加密和解密系统，采用加密算法保证图像安全，给出系统设计和加密效果评估。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细阐述在并查集的数据结构改进中，如何使用树的高度或节点数量来优化合并操作。2、（本题5分）详细阐述在具有n个顶点的图中，如何使用迪杰斯特拉（Dijkstra）算法求解每对顶点之间的最短路径，并分析其时间复杂度。3、（本题5分）详细阐述如何在一个字符串中查找所有由相同字符组成的子串。4、（本题5分）阐述队列在网络通信中的应用，如数据包的传输、流量控制等，并解释其作用。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个数据结构和算法，用于管理一个超市的商品库存信息（商品条码、商品名称、库存数量、进价、售价等），能够实现库存的盘点、补货和预警功能。2、（本题5分）设计一个算法，利用二叉树结构实现对一组整数的快速插入和删除，同时保持树的有序性。3、（本题5分）基于字典树和图的存储结构，设计一个程序，实现对网络域名的快速解析和管理。4、（本题5分）设计一个程序，利用图的数据结构表示网络流量分析系统，实现网络流量的监测和异常检测功能。5、（本题5分）设计一个回溯算法，求解八皇后问题，输出所有可能的解，并计算解的个数。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一个在线图书馆系统需要管理大量的图书信息，包括书名、作者、ISBN号、出版年份、馆藏数量等。设计一种数据结构来存储这些图书信息，实现图书的添加、删除、查找、借阅和归还操作，并能够快速统计各类图书的馆藏数量和借阅频率。2、（本题10分）某银行的账户管理系统需要存储客户的账户信息，如账户号码、客户姓名、余额、交易记录等。设计合适的数据结构来实现账户的开户、销户、存款、取款、转账等操作，同时能够快速查询账户余额和交易明细，保障账户数据的安全性和