山东经贸职业学院《数据结构理论教学》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构理论教学》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15个小题，每小题2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、设计一个简单的无线遥控系统，控制距离不小于50米，能够实现对多个设备的开关控制，说明系统组成和编码方式。2、设计一个简单的数字音频解码器，能够解码常见的音频格式如MP3、WAV等，给出硬件设计和解码算法。3、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4、设计一个基于蓝牙4.2的智能门锁系统，能够通过手机APP进行开锁操作，并记录开锁记录。5、设计一个自动控制系统中的速度控制器，用于控制电机的转速，满足特定的动态和稳态性能指标。6、设计一个电子血压计数据分析与预警电路，能够对血压计测量的数据进行分析，当血压异常时发出预警信号。7、设计一个基于FPGA的数字滤波器，实现低通、高通、带通和带阻滤波功能，给出设计过程和资源利用分析。8、假设要实现一个函数，判断一个字符串是否是另一个字符串的子序列。例如，“ace”是“abcde”的子序列。以下哪种数据结构和算法的组合可能是最有效的？（）A.双指针法，分别在两个字符串上移动指针进行比较，简单直接B.哈希表，将字符串的字符存储并进行查找，效率较低C.栈，存储已匹配的字符，操作复杂D.队列，用于存储待匹配的字符，不太适合此场景9、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。10、设计一个电子秤数据加密电路，能够对电子秤的测量数据进行加密，保证数据的安全性。11、设计一个音频滤波器参数优化电路，能够根据输入音频信号的特点自动优化滤波器的参数，提高音频质量。12、在数据结构的应用中，解决冲突是一个常见的问题。以下关于冲突解决的描述，不正确的是：（）A.在哈希表中，当多个元素映射到同一个位置时就会发生冲突B.除了开放寻址法和链地址法，还有其他一些冲突解决方法，如再哈希法C.冲突解决的好坏直接影响哈希表的性能，但对其他数据结构没有影响D.选择合适的冲突解决方法需要综合考虑数据分布、操作频率等因素13、设计一个低通数字滤波器，截止频率为500Hz，采样频率为2kHz，采用窗函数法进行设计。14、设计一个简单的无线通信收发系统，工作在特定频段，采用合适的调制解调方式，实现短距离的数据传输，并分析其性能。15、设计一个基于555定时器的脉冲发生器电路，能够产生频率在1Hz-100kHz范围内可调，占空比在10%-90%范围内可调的矩形脉冲。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细说明在字符串的模式匹配优化中，如何利用后缀树或后缀数组提高效率。2、（本题5分）解释图的最小生成树问题的变体，如带权有向图的最小生成树问题、次小生成树问题等。3、（本题5分）解释什么是Trie树，并说明其在字符串处理中的应用。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某机场的航班管理系统需要存储航班的信息，如航班编号、出发地、目的地、起飞时间、降落时间、航班状态等。系统要能够快速查找特定航班、按照起飞时间对航班进行排序、新增航班、修改航班信息、取消航班。请设计合适的数据结构和算法，并给出代码实现和性能评估。2、（本题5分）一个城市的公共交通系统需要实时跟踪公交车的位置和行驶路线，为乘客提供准确的到站时间预测。设计一种数据结构和算法，能够高效地处理车辆位置信息，计算到站时间。3、（本题5分）假设一个在线健身平台需要记录用户的运动计划、运动记录和身体指标。运动计划包括计划ID、用户ID、运动项目、运动时间，运动记录包括记录ID、用户ID、运动日期、运动时长、消耗卡路里，身体指标包括指标ID、用户ID、体重、体脂率、血压。请设计数据结构来管理用户的健身数据，实现运动计划的制定和调整、运动记录的分析、身体指标的跟踪，并为用户提供个性化的健身建议。4、（本题5分）某金融机构需要对客户的交易记录进行分析，以检测异常交易行为。交易记录包括交易时间、金额、交易类型等。设计合适的数据结构和算法，能够快速地筛选出异常交易，并进行风险评估。5、（本题5分）一个在线健身平台需要管理用户的健身计划、运动记录、饮食记录和身体指标等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持健身计划的制定和修改，运动和饮食记录的录入，身体指标的测量和分析，并能够根据用户数据提供个性化的健身建议和目标设定。四、设计题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个线段树结构，实现对给定整数数组的区间查询（求和、求最大值