中国矿业大学徐海学院《数据结构课程设计》2023-2024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《数据结构课程设计》

2023-2024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20个小题，每小题2分，共40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、利用电力电子技术设计一个直流电机驱动器，实现电机的正反转、调速和制动控制。2、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，并具有数据存储、远程通信等功能。3、设计一个高通滤波器，截止频率为500Hz，通带增益为2，阻带衰减大于30dB，采用切比雪夫滤波器设计，给出电路参数和仿真结果。4、设计一个无线通信模块扩展电路，能够提高无线通信的距离和数据传输速率，并且具有加密功能。5、设计一个基于ZigBee技术的智能消防报警系统，能够实时监测火灾参数（如烟雾、温度等）并及时报警。6、考虑一个在线游戏的服务器端程序，需要实时地处理多个玩家的操作请求，并维护玩家的状态信息，如位置、得分等。由于玩家的操作频繁且并发，数据需要快速地更新和查询。在这种情况下，以下哪种数据结构最适合用于存储玩家的状态数据？（）A.数组，能够快速地随机访问元素B.哈希表，通过哈希函数快速定位玩家的数据C.图，用于表示玩家之间的关系和交互D.树状数组，高效地支持区间查询和更新7、设计一个数字图像处理中的目标检测系统，能够准确检测出特定目标，分析检测的准确率和实时性。8、在排序算法的改进和优化中，常常结合多种算法的优点。以下关于混合排序算法的叙述，错误的是（）A.可以将快速排序和插入排序结合，在小规模数据时使用插入排序B.混合排序算法能够在不同情况下发挥不同算法的优势，提高整体性能C.设计混合排序算法时，需要考虑不同算法之间的切换时机和条件D.混合排序算法一定比单一的排序算法性能更好9、选择排序也是一种简单的排序算法。以下关于选择排序的特点，描述错误的是（）A.每一轮选择未排序部分的最小元素与当前位置交换B.时间复杂度始终为O(n^2)C.是一种不稳定的排序算法D.不需要额外的存储空间10、设计一个简单的数字示波器的触发电路，能够准确捕捉输入信号的特定特征，阐述触发电路的原理和设计。11、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。12、根据数字电路原理，设计一个具有自动计数和显示功能的电子计数器，可用于工业生产中的产品计数。13、假设正在开发一个操作系统的内存管理模块，需要有效地分配和回收内存空间，并且能够快速查找空闲的内存块。以下哪种数据结构可能是最合适的选择？（）A.二叉搜索树，存储内存块的信息B.链表，记录内存块的使用情况C.哈希表，快速定位空闲内存块D.数组，直接分配和管理内存14、在一个具有n个元素的顺序表中，若要在第i个位置（1<=i<=n+1）插入一个新元素，以下哪种操作的时间复杂度最高？（）A.移动插入位置之后的所有元素B.查找插入位置C.分配新的存储空间D.更新表的长度15、设计一个数字通信系统中的噪声抑制电路，降低系统内部噪声对信号的影响，分析噪声抑制效果。16、设计一个通信系统功率控制模块，能够根据信道条件动态调整发射功率，分析功率控制的精度和响应速度。17、设计一个基于数字信号处理器（DSP）和摄像头的运动目标检测系统，实时检测视频中的运动目标。18、设计一个音频功率放大器保护电路，能够在功放出现故障时自动切断电源，保护扬声器和功放电路。19、设计一个基于ZigBee技术的智能家居控制系统，能够实现对灯光、窗帘、空调等设备的远程控制和状态监测。20、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。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（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。2、（本题5分）论述如何利用图的广度优先搜索算法判断图是否为一棵树。3、（本题5分）解释如何在一个具有n个元素的有序数组中，进行二分查找的递归实现，并分析其时间复杂度和空间复杂度。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）分析在字符串匹配中，结合多种算法提高匹配效率的设计方案。2、（本题5分）以哈希表为基础，设计一个在线教育平台学生作业提交情况统计系统，能够快速统计学生的作业完成情况。3、（本题5分）设计一个程序，利用图的数据结构表示通信网络，实现网络中节点之间的最短路径和最大流量的计算功能。4、（本题5分）设计一个哈希表程序，支持哈希表的遍历操作，按照特定顺序输出所有元素。5、（本题5分）设计一个算法，利用二叉搜索树存储员工的培训记录，能够快速查找特定培训项目的参与员工。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）一个在线游戏的排行榜系统需要对玩家的得分进行实时更新和排名。得分信息以斐波那契堆的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）玩家得分增加或减少时更新排名；（2）查找排名前N的玩家；（3）删除某个玩家的得分记录；（4）计算排名的平均得分。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题10