上海公安学院《数据结构与算法分析实验》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构与算法分析实验》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、设计一个基于压力传感器的称重系统，能够测量较大物体的重量，并具有超载报警功能。2、设计一个基于FPGA的高速数据通信接口，支持PCIe或以太网接口，给出硬件设计和驱动开发。3、在数据结构的应用中，假设需要存储和操作一个学生成绩的集合，并且能够快速查找某个学生的成绩、计算平均成绩等操作。以下哪种数据结构可能是最合适的（）A.栈B.队列C.二叉搜索树D.哈希表4、设计一个基于PLC的工业机器人控制系统，能够实现机器人的运动轨迹规划、动作控制和故障诊断功能。5、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。6、设计一个电子血压计数据分析电路，能够对血压计测量的数据进行分析和统计，为医疗诊断提供参考。7、设计一个电子血压计无线传输电路，能够将血压计的测量数据通过无线方式传输到手机或电脑进行分析和处理。8、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9、设计一个基于传感器的智能车位检测系统，能够实时检测车位的占用情况，并将信息显示在显示屏上。10、设计一个基于数字电位器的音量调节系统，能够实现对音频信号音量的连续调节，且调节范围可设定。11、利用数字逻辑电路设计一个密码锁控制系统，通过输入正确的密码实现开锁，具有错误输入报警功能。12、在一个有序数组中，使用二分查找查找一个特定元素，如果查找失败，最终比较次数与数组长度n的关系是：（）A.比较次数小于等于log₂(n+1)B.比较次数等于nC.比较次数小于等于n/2D.比较次数小于等于n-113、设计一个基于FPGA的图像缩放系统，能够对输入图像进行任意比例的缩放。14、假设在一个算法竞赛中，需要在有限的时间内解决一个涉及大量数据处理和复杂逻辑的问题。在选择数据结构时，以下哪个因素通常是最关键的考虑因素？（）A.空间复杂度B.时间复杂度C.代码实现的难度D.数据结构的通用性15、设计一个用于光伏逆变器的控制系统，实现最大功率点跟踪和电能质量控制，给出系统架构和控制策略。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细说明选择排序算法在元素基本有序时的性能表现。2、（本题5分）解释在一个带权无向图中，如何使用弗洛伊德算法求解任意两点之间的最短路径，说明算法的空间复杂度和时间复杂度。3、（本题5分）阐述在一个循环队列中，如何判断队空和队满的条件，并解释为什么需要这样判断，以及可能会出现的误判情况和解决方法。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某高校的课程管理系统需要对课程的选课信息进行处理。选课信息包括课程编号、课程名称、授课教师、选课学生名单等。这些信息以队列和栈的组合形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）按照选课先后顺序输出选课学生名单；（2）撤销某个学生的选课；（3）统计每门课程的选课人数；（4）调整选课顺序，将优先选课的学生排在前面。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）一个在线房产中介系统需要管理房源信息、房东信息、租客需求、租赁合同等。设计数据结构来实现房源的发布、租客需求的匹配、合同的签订和管理，能够保障交易的安全和透明。3、（本题5分）一个在线音乐平台的歌单管理系统需要记录歌单信息、歌曲列表和用户收藏情况。歌单信息包括歌单ID、歌单名称、创建者ID，歌曲列表包括歌曲ID、歌单ID，用户收藏情况包括用户ID、歌单ID。设计数据结构来管理歌单数据，实现歌单的创建、歌曲的添加和删除、用户的收藏和取消收藏，并统计热门歌单。4、（本题5分）某酒店的客房预订系统需要管理客房信息，包含客房编号、房型、价格、入住状态、预订客人姓名等。系统要支持快速查找特定客房、按照价格对客房进行排序、新增客房预订、取消预订以及修改客房的入住状态。请设计合理的数据结构和算法，并提供完整的代码实现和性能分析。5、（本题5分）在一个在线旅游攻略分享平台中，需要管理目的地信息、用户攻略、景点评价和热门路线等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持目的地和景点的添加、删除和修改，用户攻略的发布和分享，景点评价的管理，以及热门路线的推荐，并能够根据用户兴趣和行为进行个性化的攻略推送。四、设计题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个哈夫曼树，根据给