云南能源职业技术学院《数据结构与算法设计》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批阅人一、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、设计一个基于LoRa技术的远距离无线传输系统，传输距离不小于5公里，数据传输速率不低于1kbps，说明系统架构和网络配置。2、利用模拟电路技术，设计一个用于数控机床的电机驱动电路，实现电机的精确调速和位置控制。3、设计一个基于蓝牙5.2的无线耳机，能够实现高品质音频播放和降噪功能，续航时间不小于20小时。4、对于一个顺序存储的线性表，要在表头插入一个新元素，需要移动的元素个数为？（）A.0B.1C.nD.n-15、设计一个基于音频功率放大器芯片的音响系统，输出功率不小于50W，具备高低音调节功能。6、设计一个用于光伏发电的最大功率点跟踪（MPPT）控制器，给出控制算法和硬件实现。7、设计一个基于单片机的太阳能路灯控制器，根据光照和时间自动控制路灯的开关和亮度。8、设计一个基于PLC的污水处理控制系统，实现对污水处理过程中的液位、流量、水质等参数的监测和控制。9、根据通信原理，设计一个无线传感器网络的网关设备，实现传感器数据的汇聚和转发。10、设计一个基于超声波传感器的距离测量系统，能够测量物体与传感器之间的距离，并显示测量结果。11、设计一个基于555定时器的三角波发生器，输出频率在10Hz至100Hz连续可调，说明电路原理和元件选择。12、设计一个基于蓝牙低能耗（BLE）技术的健康监测手环，能够实时监测心率、血压、运动步数等健康数据，并传输到手机端。13、设计一个基于ADC和微控制器的气体浓度检测系统，能够检测多种常见气体（如CO、CO₂、CH₄等）的浓度。14、堆是一种特殊的树形数据结构，常用于实现优先队列。在堆的操作中，以下描述错误的是（）A.大根堆中，根节点的值大于其左右子节点的值B.小根堆中，根节点的值小于其左右子节点的值C.可以通过堆排序算法对数组进行排序D.堆的插入和删除操作时间复杂度为O(n)15、在一个循环队列中，队满的条件是(rear+1)%maxSize==front，队空的条件是front==rear。假设队列的最大容量为5，当前front=2，rear=1，此时进行入队操作是否可行？（）A.可行B.不可行C.不确定D.以上都不对16、假设正在开发一个股票交易系统，需要实时记录每只股票的价格变化，并能够快速地找出价格涨幅最大和跌幅最大的股票。同时，要支持对股票价格的历史数据进行分析。以下哪种数据结构和算法的搭配最适合这个系统？（）A.最大堆和最小堆，分别存储涨幅和跌幅最大的股票信息B.红黑树和中序遍历，获取股票价格的排序C.跳表和插入排序，更新股票价格数据D.线段树和归并排序，分析股票价格历史数据17、设计一个基于数字图像处理的目标跟踪系统，能够在视频中实时跟踪特定目标的运动轨迹。18、设计一个基于压力传感器和单片机的液位测量系统，实时监测容器内的液位高度。19、设计一个基于运放的求和放大器电路，能够实现多个输入信号的求和运算，增益可调。20、设计一个基于数字电位器和运放的音频均衡器电路，实现对不同频段音频的增益调节。二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细阐述归并排序算法的思想和步骤，并说明其时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）解释图的深度优先遍历和广度优先遍历的算法思想，并比较它们在不同情况下的优劣。3、（本题5分）解释线段树在进行区间更新时，如何通过lazy标记提高效率。4、（本题5分）详细说明栈的基本操作（入栈、出栈）的实现原理，以及在实际应用中的场景。5、（本题5分）解释什么是可持久化数据结构，并举例说明其应用。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，在有序数组中查找两个数之差的绝对值最小的组合，输出组合。2、（本题5分）设计一个基于数组的循环队列，实现插入、删除和获取队列长度的操作。3、（本题5分）设计一个哈希表程序，采用链地址法处理哈希冲突，支持动态插入和删除操作，展示操作过程和结果。4、（本题5分）设计一个程序，使用链表实现双向链表的反转功能，输入一个双向链表进行反转并展示结果。5、（本题5分）设计一个程序，以二叉树的形式表示游戏中的场景地图，实现场景的查找和路径规划功能。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10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。2、（本题10分）某在线学习平台需要管理课程的章节和学生的学习进度，课程章节包括章节ID、章节名称、课程ID、内容，学习进度包括学生ID、章节ID、学习时间、完成状态。设计数据结构来存储这些数据，能够快速查询学生的学习进度、统计章节的完成率，并为学生推荐未学习的章节。3、（本题10分）一个在线教育平台的课程评价