中国矿业大学徐海学院《数据结构实践》2021-2022学年第一学期期末试卷

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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30个小题，每小题1分，共30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、设计一个卫星通信地面站的接收系统，包括天线、低噪声放大器、下变频器等模块，计算接收灵敏度。2、考虑到一个航班预订系统，需要快速查找和预订特定日期和航线的航班座位。同时，还需要能够根据座位的可用性进行灵活的分配和调整。以下哪种数据结构能够满足这样复杂的需求？（）A.线段树B.二叉堆C.哈希表结合链表D.跳表结合平衡树3、设计一个基于LoRaWAN的物联网终端设备，实现低功耗远距离数据传输，给出硬件架构和软件流程。4、设计一个基于运算放大器的差分放大器电路，具有高共模抑制比和低噪声特性。5、设计一个射频收发电路，工作在特定频段，能够实现高效的信号发射和接收，同时具备良好的线性度和灵敏度。6、运用集成电路设计流程，设计一款用于工业控制的数字信号处理器芯片，满足实时性和高精度要求。7、设计一个无线传感器网络节点电路，能够采集环境数据并通过无线方式传输到中心节点，节点具有低功耗和自组网功能。8、字符串的操作和处理在计算机编程中经常遇到。对于字符串的匹配算法，以下描述哪一项是不正确的？（）A.朴素的字符串匹配算法通过逐个字符比较来查找模式串在主串中的位置，时间复杂度较高B.KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法通过利用已经匹配的部分信息来提高匹配效率C.BM（Boyer-Moore）算法从右向左比较字符，在某些情况下性能优于KMP算法D.所有的字符串匹配算法在最坏情况下的时间复杂度都是O(m*n)，其中m是模式串长度，n是主串长度9、设计一个基于PLC的立体车库控制系统，实现车辆的存取、车位的分配和安全监控功能。10、设计一个基于CPLD的脉冲宽度调制（PWM）发生器，实现可调占空比的PWM信号输出，给出电路设计和性能测试。11、设计一个简单的光电编码器接口电路，能够准确读取编码器的输出信号，用于位置测量，阐述电路原理和接口程序。12、设计一个简单的语音识别系统，能够识别特定的语音指令，并执行相应的操作，说明系统架构和算法实现。13、设计一个音频均衡器电路，能够对不同频段的音频信号进行独立的增益调节，以改善音频质量。14、利用数字逻辑电路设计一个数字频率合成器，能够产生高精度、高稳定性的频率信号。15、设计一个低通滤波器，采用椭圆滤波器设计，截止频率为200Hz，通带波纹和阻带衰减满足特定要求，给出电路参数和性能分析。16、归并排序同样是一种分治算法，它将数组不断地分成两半，然后将两半合并成一个有序的数组。归并排序的空间复杂度主要取决于：（）A.数组的初始大小B.递归的深度C.合并操作的次数D.数据的分布情况17、设计一个简单的雷达测距系统，能够测量目标物体的距离，并显示测量结果，分析其测量精度和误差来源。18、在数据结构的操作中，可能会出现时间和空间的权衡。以下关于时间和空间权衡的描述，不准确的是：（）A.有时候为了提高操作的时间效率，可能需要牺牲一些存储空间，例如使用缓存来加速数据访问B.某些数据结构在节省空间的同时，可能会导致操作的时间复杂度增加，例如压缩存储的数组C.在任何情况下，都应该优先考虑时间效率，而忽略空间的消耗，因为时间往往比空间更宝贵D.时间和空间的权衡需要根据具体的应用场景和需求来决定，没有绝对的最优策略19、设计一个用于智能手机的充电管理电路，支持快充和普通充电模式，具备过压、过流和过热保护功能，阐述电路原理和芯片选型。20、设计一个卫星导航系统中的卫星轨道参数计算和预测模块，分析轨道精度。21、假设要实现一个高效的缓存淘汰策略，除了LRU之外，还有一种常见的策略是FIFO（FirstInFirstOut）。以下哪种数据结构可以方便地实现FIFO策略？（）A.队列，先进先出的特性符合FIFO要求B.栈，后进先出，不符合FIFO策略C.堆，用于优先级排序，不适合FIFOD.链表，需要额外的逻辑来实现FIFO22、设计一个基于FPGA的数字信号编码系统，实现曼彻斯特编码、NRZ编码等常见编码方式。23、根据传感器技术，设计一个用于水质监测的生物传感器系统，能够检测水中特定生物标志物的浓度。24、根据数字信号处理理论，设计一个数字滤波器，用于去除音频信号中的噪声，要求滤波器具有陡峭的截止频率和较小的通带波纹。25、运用通信网络技术，设计一个智能工厂的工业以太网网络架构，满足生产设备的高速通信和协同工作需求。26、想象一个网络数据包的缓存系统，数据包按照到达的先后顺序存储，并且当缓存满时需要删除最早到达的数据包。以下哪种数据结构适合实现这个缓存？（）A.循环队列，能够实现先进先出，并且容易判断满和空的状态B.栈，后进先出，不符合数据包的处理顺序C.优先队列，根据优先级处理，不适合按到达顺序处理D.图，用于表示复杂的关系，不适合简单的数据包缓存27、设计一个简单的数字时钟电路，使用数码管显示时间，具备小时、分钟和秒的显示功能，同时能够通过按键进行时间的调整和设置。28、在数据结构的应用中，栈可以用于表达式求值。以下关于栈在表达式求值中的应用，说法不正确的是（）A.可以将中缀表达式转换为后缀表达式，然后利用栈进行求值B.栈可以保存操作数和运算符，按照运算规则进行计算C.对于复杂的表达式，栈的使用可以简化求值过程D.栈在表达式求值中只能用于中缀表达式，不能用于后缀表达式29、基于通信中的频谱资源管理技术设计一个动态频谱分配系统，提高频谱利用率。30、设计一个基于单片机的水质净化设备控制系统，能够根据水质参数自动控制净化过程。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一家超市的库存管理系统需要记录商品的库存信息，包括商品编码、商品名称、库存数量、进货价格、销售价格等。请设计数据结构来存储库存数据，实现商品的快速盘点、库存预警、进货和销售操作，并统计商品的利润。2、（本题5分）一个在线论坛需要管理帖子的主题、内容、作者、发布时间和回复信息。设计数据结构来组织这些数据，方便用户浏览、搜索和回复帖子。3、（本题5分）一个在线音乐平台的歌单管理系统需要对用户创建的歌单和歌曲信息进行管理。歌单信息包括歌单编号、名称、歌曲列表等，歌曲信息包括歌曲ID、名称、歌手等。这些信息以邻接多重表的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询某个歌单中的歌曲；（2）向歌单中添加或删除歌曲；（3）合并两个歌单；（4）统计用户创建的歌单数量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。4、（本题5分）某在线游戏的排行榜系统需要记录玩家的得分和排名，并能够实时更新。设计一种数据结构和算法，高效地处理排名变化和查询操作。5、（本题5分）一个社交网络平台需要管理用户之间的好友关系。好友关系以邻接表的形式存储在图结构中。请设计算法实现以下功能：（1）判断两个用户是否为好友；（2）找出某个用户的所有好友；（3）计算某个用户的好友度数；（4）找出共同好友最多的两个用户。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）解释线段树在处理区间查询时的时间复杂度优化方法。2、（本题5分）深入分析在具有n个元素的有序链表中，如何进行插入操作以保持链表的有序性，同时处理重复插入的情况。3、（本题5分）对于一个用链表实现的队列，如何实现队列的清空操作，分析其时间复杂度和空间复杂度。4、（本