商丘医学高等专科学校《数据结构与算法综合设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第2页，共2页商丘医学高等专科学校《数据结构与算法综合设计》

2023-2024学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______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、设计一个基于蓝牙模块的智能门锁系统，能够通过手机蓝牙开锁，并记录开锁记录。2、设计一个基于数字逻辑的电梯控制系统，实现电梯的上下运行、楼层停靠和超重报警等功能。3、根据传感器技术，设计一个用于工业环境的粉尘浓度监测系统，及时预警粉尘超标情况。4、设计一个正弦波信号发生器，输出频率在100kHz至1GHz连续可调，采用锁相环技术实现，说明工作原理和硬件设计。5、设计一个基于FPGA的图像压缩系统，能够对输入的图像进行有损压缩，压缩比不小于10:1。6、设计一个数字移相器，能够实现0至360度的相移，精度为1度，给出电路结构和控制逻辑。7、对于一个经常需要在头部和尾部进行插入和删除操作的线性数据结构，假设我们正在设计一个程序来管理一个排队系统。以下哪种数据结构最为合适？（）A.栈B.队列C.双端队列D.循环队列8、设计一个基于数字信号处理的语音增强系统，能够在噪声环境下提高语音的清晰度和可懂度。9、设计一个基于DSP的图像压缩系统，实现对图像数据的高效压缩，给出系统的硬件实现和算法优化。10、设计一个基于FPGA的视频压缩系统，采用H.264或H.265编码标准，实现视频数据的压缩。11、在图的最短路径问题中，Dijkstra算法是一种常用的算法。以下关于Dijkstra算法的描述中，不正确的是（）A.该算法适用于有向图和无向图B.算法从起始顶点开始，逐步计算到其他顶点的最短路径C.算法通过不断更新顶点的距离值来找到最短路径D.算法的时间复杂度为O(n^2)，其中n是顶点的数量12、设计一个基于USB接口的数据采集卡，能够采集多路模拟信号和数字信号，给出硬件接口设计和驱动程序开发思路。13、设计一个简单的触摸显示屏控制系统，能够实现触摸操作的响应和显示内容的更新，阐述硬件电路和软件驱动的实现方法。14、设计一个基于PLC的食品加工生产线控制系统，能够实现食品的加工、包装、质量检测等环节的自动化控制。15、设计一个简单的无线充电发射端电路，能够为接收设备提供稳定的无线充电功率，给出电路设计和效率分析。16、利用模拟电路技术，设计一个用于医疗设备的直流稳压电源电路，提供稳定的低噪声电源。17、设计一个基于STM32微控制器的电机调速系统，支持PWM调速和闭环控制，实现对直流电机或步进电机的精确调速，提供控制算法和程序框架。18、设计一个光耦驱动电路，用于驱动大功率负载，给出电路参数和可靠性分析。19、设计一个基于PLC的自动化生产线控制系统，能够实现对物料输送、加工、装配等环节的顺序控制和故障报警。20、在图的应用中，最小生成树是一个重要的概念。关于最小生成树的算法，以下说法错误的是（）A.Prim算法和Kruskal算法都可以用于求解最小生成树B.Prim算法从一个顶点开始，逐步扩展生成树C.Kruskal算法按照边的权值从小到大选择边来构建生成树D.最小生成树是唯一的，无论使用哪种算法得到的结果都相同21、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22、设计一个数字通信中的正交幅度调制（QAM）信号生成和解调系统，分析调制性能。23、堆是一种特殊的树形数据结构，分为大顶堆和小顶堆。假设存在一个小顶堆，其数组表示为[1,3,5,7,9,11]。现在要插入一个值2，为了保持堆的性质，需要进行一系列调整操作。以下哪种调整方式是正确的？（）A.直接将2插入末尾，无需调整B.将2与父节点比较，若小于父节点则交换位置，直到满足堆的性质C.将2与子节点比较，若大于子节点则交换位置，直到满足堆的性质D.重新构建整个堆24、设计一个4G通信模块的接口电路，能够实现与微处理器的通信，详细说明硬件连接和通信协议。25、在树型数据结构中，二叉树是一种重要的类型。关于二叉树的性质，以下正确的是：（）A.一棵深度为k的满二叉树，其节点总数为2^k-1B.二叉树的中序遍历结果是节点值的升序排列（假设节点值为整数）C.任何一棵二叉树，其叶子节点数一定等于度为2的节点数加1D.二叉树的前序遍历和后序遍历结果一定不同26、栈是一种特殊的线性表，具有特定的操作规则。以下关于栈的特点的描述，错误的是：（）A.栈遵循先进后出的原则B.栈的插入和删除操作只能在栈顶进行C.可以用数组或链表来实现栈D.栈中的元素必须按照从小到大的顺序排列27、设计一个数字音频处理中的音频水印嵌入和提取系统，分析水印的鲁棒性和不可感知性。28、设计一个基于FPGA的交通信号灯控制系统，能够根据不同的时间段和车流量自动调整信号灯的时长，实现智能化交通控制。29、设计一个模拟集成电路中反馈放大器的稳定性补偿电路，分析补偿效果和对性能的影响。30、在图这种数据结构中，邻接矩阵和邻接表是两种常见的存储方式。假设一个图的顶点数量很多，但边的数量相对较少。为了节省存储空间，以下哪种存储方式可能更优（）A.邻接矩阵B.邻接表C.十字链表D.都一样，没有区别二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线图书馆的借阅管理系统需要记录图书信息、读者信息和借阅记录，图书信息包括图书ISBN、书名、作者、出版社、可借阅状态，读者信息包括读者ID、姓名、联系方式，借阅记录包括借阅ID、读者ID、图书ISBN、借阅时间、应还时间。请设计数据结构来管理借阅数据，实现图书的借阅、归还、续借操作，查询读者的借阅历史，并统计逾期未还的图书。2、（本题5分）一个图书馆的图书借阅系统需要记录读者的借阅信息、归还日期和逾期情况。设计合适的数据结构来管理这些信息，能够快速地查询读者的借阅记录、提醒读者归还图书，并统计图书的借阅频率。3、（本题5分）某电商平台的促销活动管理系统需要记录活动信息、参与商品、优惠规则和用户参与情况等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现活动的创建、修改和删除，参与商品的添加和删除，优惠规则的设置和计算，以及用户参与情况的记录和统计，并能够实时监控活动效果和调整策略。4、（本题5分）一个在线音乐平台需要管理大量的音乐文件信息，包括歌曲名称、歌手、专辑、时长、播放次数等。设计一种数据结构来存储音乐文件信息，支持快速查找、排序和更新歌曲信息，并能够统计歌手的歌曲播放总次数和热门歌曲排行榜。5、（本题5分）某医院的信息系统需要存储患者的病历信息，包括基本信息、诊断结果、治疗方案、用药记录等。设计一种数据结构，能够方便地按照患者编号、疾病类型或治疗时间进行查询和统计，并支持新病历的录入和旧病历的修改。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）论述在排序算法的比较中，如何根据数据的特点（如有序程度、数据规模）选择合适的排序算法。2、（本题5分）在一个具有n个节点的二叉树中，如何计算树的高度，给出递归和非递归两种算法的实现思路和时间复杂度分析。3、（本题5分）详细阐述如何在一个具有n个元素的无序数组中，使用快速选择算法查找第k小的元素，分析其时间复杂度。4、（本题5分）论述跳表的查找性能与层数之间的关系，并分析最优层数的选择策略