湖南三一工业职业技术学院《数据结构课程设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

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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、设计一个模拟电路，用于放大音频信号，要求具有低噪声、高增益和宽频带的特性，同时能够对输入信号进行一定程度的滤波处理。2、在一个有向图中，若存在顶点v到顶点u的路径，同时也存在u到v的路径，则称该图具有？（）A.强连通性B.弱连通性C.单向连通性D.以上都不对3、设计一个基于PLC的风机控制系统，能够根据环境温度和压力自动调节风机的转速，实现节能运行。4、设计一个集成电路封装结构，满足散热、电气性能和机械强度等要求，进行封装的可靠性分析。5、利用模拟电路技术，设计一个用于音频前置放大器的噪声抑制电路，降低背景噪声。6、对于一个用数组实现的队列，当rear指针达到数组末尾时，为了实现循环队列，需要进行什么样的操作？（）A.rear指针重新指向数组开头B.扩大数组容量C.停止入队操作D.以上都不对7、设计一个基于霍尔效应的磁场测量仪，能够测量0-1T的磁场强度，精度达到0.01T。8、使用运算放大器设计一个音频放大器电路，能够将输入的微弱音频信号进行放大，同时具有一定的带宽和低失真度，给出详细的电路设计和参数计算。9、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。10、设计一个基于ARM的工业控制系统，实现对生产过程的参数监测和控制，描述系统架构和软件界面。11、设计一个基于单片机的智能安防监控系统，能够实时监测入侵、火灾等异常情况，并进行报警和录像。12、设计一个基于PLC的物料输送系统控制系统，能够根据不同的物料需求实现自动输送和分拣功能。13、随着技术的发展，新的数据结构不断涌现。以下关于新型数据结构的描述，不正确的是：（）A.新型数据结构通常是为了解决特定的问题或提高性能而提出的B.新型数据结构一定比传统数据结构更优秀，应完全取代传统数据结构C.了解新型数据结构有助于拓展思维和应对复杂的应用场景D.新型数据结构的应用需要根据具体需求进行评估和选择14、设计一个基于CPLD的数字逻辑电路，实现一个8位加法器和8位乘法器，给出硬件描述语言代码和时序仿真结果。15、设计一个数字电路中的触发器电路，如JK触发器，分析其工作特性和时序关系。16、设计一个音频降噪电路，能够有效降低环境噪声对音频信号的影响，给出电路设计和降噪效果测试。17、设计一个数字信号调制解调电路，能够实现数字信号的调制和解调，调制方式为ASK、FSK、PSK等。18、线段树是一种用于处理区间查询和更新的数据结构。假设我们正在使用线段树解决区间问题。以下关于线段树的描述，哪一项是不准确的？（）A.线段树通过对区间进行递归划分，建立树形结构来快速回答区间查询B.插入和删除操作在线段树中比较复杂，通常不常使用C.线段树的构建时间复杂度为O(n)，查询和更新操作的时间复杂度为O(logn)D.线段树可以用于求解区间最大值、最小值、和等问题19、设计一个±12V转±5V的DC-DC电源转换电路，输出电流不小于0.5A，给出原理图和PCB布线。20、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21、哈希表是一种通过哈希函数将关键字映射到存储位置的数据结构。在处理哈希冲突时，常见的方法有开放地址法和链地址法。使用链地址法处理哈希冲突时，以下关于其特点的描述，正确的是：（）A.查找效率较低B.空间利用率低C.适用于哈希函数冲突较少的情况D.可以有效地处理大量的冲突22、在一个字符串处理程序中，需要快速判断一个字符串是否是另一个字符串的子串。以下哪种算法和数据结构的组合可能是最有效的？（）A.暴力匹配算法，使用数组存储字符串B.KMP算法，基于有限自动机原理C.哈希算法，将字符串映射为哈希值D.二分查找算法，在有序字符串中查找23、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。24、在数据结构的性能评估中，除了时间复杂度和空间复杂度，平均情况下的性能也是重要的考虑因素。假设一个数据结构在大多数情况下操作效率很高，但在某些特殊输入下性能急剧下降。以下关于这种数据结构的评价，哪个是合理的（）A.是一种优秀的数据结构，因为大多数情况性能好B.不是一种好的数据结构，因为存在性能瓶颈C.需要根据具体应用场景来判断其优劣D.以上评价都不准确25、利用电力电子技术设计一个不间断电源（UPS）系统，在市电中断时能够为负载提供持续的电力供应。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细说明如何在一个具有n个顶点的无向图中找出所有的桥。2、（本题5分）解释如何使用循环链表解决约瑟夫环问题，说明问题的背景和解决方案，并分析其时间复杂度。3、（本题5分）分析在数据结构中，如何利用优先队列实现Dijkstra算法求解最短路径问题。4、（本题5分）阐述如何在一个链表中实现归并排序，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度和空间复杂度。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）基于树状数组，设计一个程序，能够快速计算一个整数序列的前缀和，并支持单点更新操作。2、（本题5分）设计一个回溯程序，解决数独问题，输出完整的数独答案。3、（本题5分）利用图数据结构设计一个城市停车场车位分配系统，提高车位利用率。4、（本题5分）设计一个算法，利用二叉搜索树存储学生的实践活动记录，能够快速查找特定活动的参与学生。5、（本题5分）使用图数据结构设计一个城市路灯布局规划系统，确保道路照明均匀和节能。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一个视频网站需要管理大量的视频资源，包括视频信息、播放量、评论等。设计数据结构来优化视频的存储和检索，快速响应用户的播放请求。2、（本题10分）一个在线图书馆的书籍借阅系统需要对书籍的借阅情况和读者信息进行管理。书籍信息包括书籍编号、书名、作者、借阅状态等，读者信息包括读者编号、姓名、借阅记录等。这些信息以并查集的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）读者借阅书籍；（2）读者归还书籍；（3）查询某本书是