徐州幼儿师范高等专科学校《数据结构与算法课程设计》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20个小题，每小题1分，共20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、栈是一种特殊的线性表，遵循特定的操作原则。对于栈的操作，以下描述哪一项是不正确的？（）A.栈遵循先进后出（FILO）的原则，只能在栈顶进行插入和删除操作B.可以使用数组或链表来实现栈的数据结构C.栈的入栈和出栈操作的时间复杂度均为O(1)D.栈的应用非常广泛，例如在表达式求值和函数调用中2、设计一个音频放大器扩展电路，能够增加放大器的输出功率和音质，并且具有失真检测功能。3、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。4、使用单片机设计一个智能温度控制系统，能够根据设定温度自动控制加热或制冷设备，保证环境温度稳定在一定范围内。5、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。6、设计一个数字鉴频器，能够测量输入信号的频率变化，精度达到10Hz，给出电路结构和工作原理。7、设计一个高速数据采集卡，采样率达到200MSa/s，分辨率为14位，输入范围为±10V，说明硬件选型和驱动开发。8、队列常用于实现广度优先搜索算法。在广度优先搜索过程中，以下关于队列的操作，错误的是（）A.初始时将起始节点入队B.取出队头节点进行扩展，并将其相邻未访问节点入队C.队列为空时，搜索结束D.节点入队和出队的顺序不影响搜索结果9、设一棵二叉树的中序遍历结果为ABCDEFG，前序遍历结果为DBAECFG，则后序遍历结果为（）A.ACGFEDBB.BDFEGCAC.DBEFAGCD.BDACEFG10、二分查找是一种效率较高的查找算法。以下关于二分查找的条件，错误的是：（）A.数组必须是有序的B.每次查找都能将查找范围缩小一半C.二分查找适用于任何类型的数据D.二分查找的时间复杂度为O(logn)11、队列也是一种特殊的线性表，遵循先进先出的原则。在实际应用中，队列常用于（）A.操作系统的作业调度B.图的广度优先搜索算法C.缓存数据的管理D.以上都是12、设计一个数字温度计液位计电路，能够同时测量环境温度和液体液位高度，温度精度为±0.1℃，液位测量范围为0cm到100cm，精度为±1cm。13、哈希表是一种通过哈希函数实现快速查找的数据结构。以下关于哈希表的描述，错误的是：（）A.哈希函数将关键字映射到哈希表中的某个位置，理想情况下不同的关键字应该映射到不同的位置B.处理哈希冲突的方法有开放寻址法和链地址法，链地址法通过在冲突位置建立链表来存储冲突元素C.哈希表的查找、插入和删除操作的平均时间复杂度都可以达到O(1)，但在最坏情况下可能会退化为O(n)D.哈希表的性能只取决于哈希函数的设计，与处理冲突的方法和表的装填因子无关14、设计一个基于Wi-Fi6的无线局域网（WLAN）系统，实现高速稳定的网络连接，给出系统组成和关键技术。15、基于通信中的多址接入技术设计一个无线通信网络，支持多个用户同时通信，分析网络容量和性能。16、利用电力电子技术设计一个三相交流逆变器，将直流电转换为三相交流电，用于驱动电机等负载。17、设计一个通信系统复用设备，能够实现时分复用、频分复用或波分复用功能，分析复用效率和资源利用率。18、设计一个音频均衡器扩展电路，能够增加均衡器的频段数量和调节精度，并且具有预设模式。19、设计一个基于ARM的工业自动化控制系统，实现对生产设备的监控和控制，描述系统架构和软件界面。20、设计一个模拟集成电路中的反馈放大器，实现特定的增益和带宽要求，分析反馈对稳定性的影响。二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细说明在排序算法的比较中，如何从时间复杂度、空间复杂度和稳定性等方面进行综合评估。2、（本题5分）解释并比较冒泡排序、插入排序和选择排序这三种基本排序算法的思想、步骤和时间复杂度。3、（本题5分）详细说明栈的基本操作（入栈、出栈）的实现原理，以及栈在函数调用和表达式求值中的应用。4、（本题5分）比较选择排序和插入排序在移动元素次数上的差异，并说明原因。5、（本题5分）阐述队列在人工智能中的应用，如搜索算法中的状态队列、机器学习中的样本队列等，并解释其作用。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个程序，利用斐波那契堆实现一个高效的任务调度系统，按照任务的优先级进行调度。2、（本题5分）设计一个程序，使用合适的数据结构存储一个在线音乐平台的用户收藏歌曲分类管理信息，方便用户查找和播放。3、（本题5分）设计一个程序，构建AVL树，实现节点的插入和删除操作，并在操作后保持树的平衡。4、（本题5分）设计一个程序，用哈希表存储员工的工号和工资信息，实现按工资范围的查询功能。5、（本题5分）详细设计B树中处理节点删除导致下溢的算法，进行模拟测试。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某城市的垃圾分类管理系统需要记录垃圾投放点信息、垃圾类型、分类情况和回收记录等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现垃圾投放点的管理，垃圾类型的分类和统计，分类情况的监督和回收记录的查询，并能够提高垃圾分类的效率和准确性。2、（本题10分）一个大型数据库系统需要对数据进行快速检索和排序。数据以红黑树的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）插入一条新的数据记录；（2）删除一条指定的数据记录；（3）按照某个字段对数据进行排序并输出；（4）查