信阳职业技术学院《数据结构与算法分析课程设计》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课程设计》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25个小题，每小题1分，共25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、在数据结构中，散列表（哈希表）用于快速查找数据。以下关于散列表的描述，错误的是（）A.散列函数的设计对散列表的性能有很大影响B.处理冲突的方法有开放地址法和链地址法C.散列表的查找时间复杂度始终为O(1)D.散列表的装填因子会影响其性能2、希尔排序是对插入排序的一种改进，以下关于希尔排序的特点，不正确的是：（）A.希尔排序通过将数组分成若干个子序列，分别进行插入排序，逐步减少增量，最终完成排序B.希尔排序的时间复杂度取决于增量序列的选择，在某些情况下可以接近O(nlogn)C.希尔排序是一种不稳定的排序算法，可能改变相同元素的相对顺序D.希尔排序的性能优于所有其他排序算法，适用于各种规模的数据排序3、设计一个基于FPGA的图像处理系统，实现图像的边缘检测和增强功能，给出硬件设计和仿真结果。4、设计一个简单的工业以太网通信节点，实现与工业以太网网络的连接和数据交换，描述节点的硬件结构和通信协议。5、设计一个射频电路中的滤波器性能优化方案，包括带宽、插入损耗和带外抑制等指标。6、对一组数据进行排序，以下哪种排序算法在最坏情况下的时间复杂度最低？（）A.冒泡排序B.插入排序C.选择排序D.归并排序7、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8、快速排序是一种高效的排序算法。以下关于快速排序的描述，错误的是（）A.选择一个基准元素，将数组分为小于基准和大于基准两部分，然后对这两部分分别排序B.快速排序的平均时间复杂度为O(nlog₂n)，但在最坏情况下为O(n²)C.快速排序是一种不稳定的排序算法D.快速排序每次都能将数组均匀地分成两部分9、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。10、设计一个射频电路中的功率放大器，工作在特定频段，具有较高的输出功率和效率，进行稳定性分析。11、设计一个模拟信号的滤波电路，能够有效地滤除特定频率范围内的噪声，如低通、高通、带通或带阻滤波器。12、已知一个栈的进栈序列为1，2，3，4，5。则下列序列中，不可能是出栈序列的是：（）A.5，4，3，2，1B.4，5，3，2，1C.4，3，5，1，2D.1，2，3，4，513、队列可以用于实现广度优先搜索算法，以下关于队列在该算法中的作用，描述不正确的是：（）A.队列用于存储待扩展的节点，按照先进先出的顺序进行扩展B.队列可以保证搜索的广度优先性，即先访问距离起始节点近的节点C.队列在搜索过程中不需要进行任何操作，只在开始和结束时使用D.队列的容量大小对搜索的效率和结果没有影响14、设计一个数字信号处理器（DSP）应用电路，能够实现音频信号的滤波、降噪等处理功能。15、设计一个基于运放的仪表放大器电路，增益可调范围为1-1000倍，共模抑制比不小于80dB，输入阻抗不小于1MΩ。16、考虑一个在线购物车系统，需要存储用户添加的商品信息，包括商品ID、数量和价格，并支持商品的添加、删除和修改操作。以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.二叉搜索树，根据商品ID存储B.链表，动态管理商品信息C.数组，顺序存储购物车内容D.哈希表，快速定位商品17、在一个具有n个顶点的有向图中，所有顶点的出度之和与入度之和的关系是：（）A.出度之和大于入度之和B.入度之和大于出度之和C.出度之和等于入度之和D.两者没有固定关系18、设计一个无线局域网（WLAN）的接入点（AP），实现多个用户的高速无线接入，配置安全机制。19、设计一个数字电压表，测量范围为0至1000V，精度为10V，采用分压网络实现，说明硬件电路和软件算法。20、设计一个基于FPGA的数字信号加密系统，实现对数字信号的加密和解密，阐述加密算法和硬件实现。21、设计一个用于数控机床的位置控制系统，能够实现高精度的位置定位和运动控制，说明控制算法和驱动器配置。22、设计一个基于运算放大器的求和放大器电路，能够实现多个输入信号的加权求和。23、设计一个用于工业自动化的激光测距系统，测量精度达到毫米级，给出系统组成和测量算法。24、设计一个无线通信模块加密电路，能够对无线通信数据进行加密，提高通信的安全性。25、在一个链式存储的栈中，进行出栈操作时，需要判断栈是否为空，判断条件是？（）A.栈顶指针为NULLB.栈顶指针指向的节点数据为NULLC.栈顶指针的值小于0D.栈顶指针的值大于栈的最大容量二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释如何在一个二叉树中计算叶子节点的个数，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度。2、（本题5分）在一个具有n个元素的双向链表中，说明如何实现向前和向后的遍历，以及如何在双向链表中插入和删除节点。3、（本题5分）详细阐述B树中节点的分裂和合并操作，以及如何保证树的平衡性和查找性能。4、（本题5分）队列是一种常见的数据结构，论述其先进先出的特性，以及如何用循环队列来解决假溢出问题。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个数据结构和算法，模拟一个快递公司的快递包装材料库存管理系统，及时补充所需包装材料。2、（本题5分）设计一个算法，利用链表实现一个栈，模拟函数调用过程中的参数传递。3、（本题5分）设计一个平衡二叉搜索树（AVL树），实现插入、删除操作，并进行平衡调整。4、（本题5分）设计一个程序，求给定二叉树的高度，并输出高度值。5、（本题5分）设计一个算法，在一个带权无向图中找出所有权值构成等比数列的边。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一个在线图片分享平台需要管理大量的图片信息，包括图片名称、上传者、上传时间、图片标签、浏览量等。设计数据结构来存储这些信息，实现图片的快速上传、删除、查找和浏览量统计，同时支持根据标签和上传时间进行图片筛选和排序。2、（本题10分）一个在线游戏的组队系统需要对玩家的组队信息进行管理。组队信息包括队伍编号、队员列表、队伍状态等。这些信息以稀疏矩阵的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询某个队伍的队员信息；（2）玩家加入或退出队伍时更新矩阵；（3）按照队伍人数对队伍进行排序；（4）统计空闲队伍的数量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。3、（本题10