中北大学《数据管理原理与技术》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15个小题，每小题1分，共15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、设计一个音频放大器功率扩展电路，能够增加放大器的输出功率，满足更大功率的音频播放需求。2、设计一个音频滤波器自动切换电路，能够根据输入音频信号的类型自动切换不同的滤波器，提高音频处理效果。3、考虑用数据结构来实现一个表达式求值的算法，例如计算中缀表达式的值。以下哪种数据结构组合可能是最有效的（）A.栈和队列B.栈和二叉树C.队列和哈希表D.栈和链表4、设计一个基于ADC和DAC的模拟信号采集与回放系统，能够对音频范围内的模拟信号进行采集、数字化处理和回放，给出系统架构和性能指标分析。5、设计一个数字电压表扩展电路，能够增加电压表的测量范围和精度，并且具有自动量程切换功能。6、设计一个基于PLC的食品加工生产线控制系统，能够实现食品的加工、包装、质量检测等环节的自动化控制。7、运用通信网络原理，设计一个智能仓储物流的无线定位系统，实现货物和搬运设备的精确定位。8、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。9、设计一个音频功率放大器，要求在一定负载下输出较大功率，且具有良好的音质，提供电路设计和性能测试。10、考虑一个航班预订系统，需要存储不同航班的信息，包括航班号、起降时间、座位数量等，并能够快速地根据航班号、起降地点等条件进行查询和预订操作。在这种情况下，以下哪种数据结构和算法的组合可能是最优的？（）A.二分查找算法和二叉搜索树B.哈希表和线性探测解决冲突C.冒泡排序和链表D.选择排序和数组11、利用数字逻辑电路设计一个数据选择器和分配器，能够根据控制信号选择和分配输入数据。12、在排序算法的稳定性方面，插入排序是一种稳定的排序算法。这意味着在排序过程中（）A.相同元素的相对顺序不会改变B.排序速度较快C.不需要额外的存储空间D.以上都不是13、设计一个基于无线通信技术的智能农业环境监测与灌溉控制系统，实现精准农业管理。14、设计一个数字电路中同步时序电路和异步时序电路的性能比较系统，分析在不同应用场景下的优劣。15、设计一个基于单片机的智能灌溉系统，能够根据土壤湿度自动控制灌溉设备的开启和关闭。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释什么是Trie树的空间优化方法。2、（本题5分）对于一个具有n个元素的数组，如何使用插入排序算法进行降序排序？3、（本题5分）详细阐述如何将一个有序链表转换为平衡二叉搜索树，给出具体的算法步骤。4、（本题5分）详细阐述计数排序的局限性和适用条件。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一家电商平台的物流跟踪系统需要记录包裹的运输轨迹，包括包裹单号、运输节点、到达时间、运输状态。请设计数据结构来存储运输轨迹数据，能够快速查询包裹的当前位置、历史轨迹、预计到达时间，并统计不同运输节点的处理效率。2、（本题5分）一个在线游戏的排行榜系统需要记录玩家的游戏得分、排名、游戏时长等信息。设计数据结构来实时更新排行榜，支持按得分、排名、游戏时长等条件进行排序和查询，能够处理玩家得分变化时的排名调整。3、（本题5分）某餐厅的菜单管理系统需要存储菜品信息，如菜品编号、菜品名称、菜品价格、菜品分类、销量等。系统要实现快速查找特定菜品、按照销量对菜品进行排序、新增菜品、修改菜品信息以及删除菜品。请确定合适的数据结构，并详细阐述算法和代码实现，同时讨论性能优化方法。4、（本题5分）一个在线心理咨询平台需要管理咨询师信息、咨询案例、用户问题和咨询记录等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持咨询师的注册和信息管理，咨询案例的分类和存储，用户问题的提交和咨询记录的保存，并能够保护用户隐私和提供咨询效果的评估。5、（本题5分）某公司的人力资源管理系统需要存储员工的培训记录，如员工编号、培训课程、培训时间、培训成绩等。系统要能够快速查找特定员工的培训记录、按照培训成绩对员工进行排序、新增培训记录、修改培训信息、删除无效记录。请设计合理的数据结构和算法，并提供代码实现和性能分析。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个程序，使用迪杰斯特拉算法求解给定有向图中某一顶点到其他顶点的最短路径，并输出路径和距离。2、（本题10分）设计一个程序，利用可持久化数据结构实现对一个整数序列的历史版本查询功能。3、（本题10分）设计一个程序，使用合适的