漳州职业技术学院《数据结构与算法导论》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30个小题，每小题1分，共30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、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。2、设计一个自动控制系统中的速度控制器，用于控制电机的转速，满足特定的动态和稳态性能指标。3、设计一个基于蓝牙Mesh网络的智能家居控制系统，实现多个设备的协同控制，描述网络架构和控制策略。4、在处理大规模数据时，数据结构的性能尤为重要。以下关于数据结构性能优化的描述，不准确的是：（）A.合理选择数据结构和算法可以显著提高程序的性能，例如在频繁插入和删除的场景中使用链表而不是数组B.调整数据结构的存储方式，如使用压缩存储可以减少存储空间，但可能会增加操作的时间复杂度C.利用缓存机制可以提高数据访问的速度，但需要考虑缓存的命中率和替换策略D.数据结构的性能优化只需要关注时间复杂度，空间复杂度可以忽略不计5、运用通信网络技术，设计一个智能工厂的工业以太网网络架构，满足生产设备的高速通信和协同工作需求。6、设计一个数字信号量化电路，确定量化级数和编码方式，分析量化误差对信号质量的影响。7、设计一个基于Wi-Fi的智能家居网关，能够实现不同智能家居设备之间的互联互通和集中控制。8、二分查找是一种在有序数组中进行查找的高效算法。对于一个包含n个元素的有序数组，二分查找的最坏时间复杂度为：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(logn)D.O(1)9、设计一个基于蓝牙4.2技术的智能手环，能够监测运动数据（如步数、距离、消耗卡路里等）和睡眠质量。10、设计一个电磁波发射与接收系统，工作频率在特定频段，能够实现一定距离内的有效通信，并分析其传播特性。11、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。12、设计一个锂电池充电管理电路，能够实现恒流恒压充电，具有过温、过流保护功能，描述电路原理和芯片选型。13、跳表是一种可以替代平衡树的数据结构。假设我们正在使用跳表进行数据存储。以下关于跳表的描述，哪一项是不准确的？（）A.跳表通过随机增加索引层次来提高查找效率B.插入和删除操作可能会影响跳表的索引结构，需要进行相应的调整C.跳表的平均查找、插入和删除时间复杂度均为O(logn)D.跳表的空间复杂度比平衡树低，更适合内存紧张的场景14、采用模拟电子技术设计一个音频前置放大器，能够对输入的音频信号进行初步放大和预处理。15、设计一个基于ZigBee技术的智能路灯控制系统，能够根据环境光照和时间自动调节路灯亮度。16、设计一个音频混音控制台，能够同时处理多路音频输入，实现音量调节、平衡控制等功能，给出系统方案和电路实现。17、考虑用数据结构来实现一个字典功能，要求能够快速插入、删除和查找元素。以下哪种数据结构可能是最合适的（）A.红黑树B.跳表C.堆D.以上数据结构都可以18、设计一个集成电路测试中的功能测试向量生成方案，提高测试覆盖率和准确性。19、设计一个基于FPGA的数字信号滤波系统，实现FIR和IIR滤波器，参数可在线调整。20、在图的存储中，邻接多重表常用于无向图的存储。以下关于邻接多重表的优点，描述错误的是（）A.便于删除和插入边B.节省存储空间C.便于判断两个顶点之间是否有边D.对有向图的存储效果更好21、树是一种非线性数据结构，具有层次关系。以下关于树的描述，不正确的是：（）A.二叉树的每个节点最多有两个子节点，分为左子节点和右子节点B.二叉搜索树的左子树中的节点值小于根节点值，右子树中的节点值大于根节点值，便于快速查找、插入和删除C.平衡二叉树通过自动调整保持树的平衡，提高了查找效率，但插入和删除操作相对复杂D.树的遍历方式包括前序遍历、中序遍历和后序遍历，且每种遍历方式的时间复杂度都是相同的，与树的结构无关22、设计一个基于蓝牙5.3的智能音箱，能够实现语音交互、音乐播放、智能家居控制等功能，音质清晰，响应迅速。23、设计一个基于ZigBee技术的无线智能家居安防系统，能够检测门窗入侵、烟雾和燃气泄漏等情况，并及时报警，说明系统组成和网络配置。24、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。25、设计一个高通椭圆滤波器电路，截止频率为500Hz，通带波纹小于0.3dB，阻带衰减不小于50dB，输入信号频率范围为0-1kHz。26、设计一个基于蓝牙的智能手表，能够显示时间、计步、监测心率和接收手机通知，描述硬件和软件设计。27、设计一个基于蓝牙5.0的音频传输系统，能够实现高品质音频无线传输，给出系统架构和蓝牙协议配置。28、设计一个5V转±12V的DC-DC电源转换电路，输出电流不小于0.5A，给出原理图和元件选型。29、设计一个基于PLC的风力发电控制系统，实现对风力发电机的转速、功率等参数的监测和控制。30、平衡二叉树是为了改进二叉搜索树可能存在的不平衡问题而提出的。以下关于平衡二叉树的说法，正确的是：（）A.平衡二叉树在插入和删除操作后，通过旋转等操作始终保持树的高度平衡B.平衡二叉树的查找效率一定高于普通二叉搜索树C.平衡二叉树的构建和维护比较简单，不需要复杂的算法D.所有的平衡二叉树都是完全二叉树二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某社交网络的消息推送系统需要对用户的消息进行管理。消息包括发送者ID、接收者ID、消息内容、发送时间等。这些消息以环形队列的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）按照发送时间顺序推送消息给接收者；（2）用户读取消息后删除已读消息；（3）查询某个用户未读消息的数量；（4）当队列满时，如何处理新的消息。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）某学校的图书馆管理系统需要记录大量的图书信息，包括图书编号、书名、作者、出版社、出版年份、馆藏数量、借阅状态等。请为该系统设计数据结构，能够快速查找特定图书、按作者或出版社分类查询、统计热门图书，并支持新书的入库和旧书的删除操作。3、（本题5分）某电商平台的客户评价系统需要记录客户对商品的评价内容、评价星级、评价时间等信息。请设计数据结构来存储和管理这些评价数据，支持按商品、评价时间、评价星级等条件进行查询和统计，能够快速获取热门商品的评价信息和客户的总体满意度。4、（本题5分）在一个在线视频平台中，需要管理视频信息、用户观看历史、视频评论和点赞等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持视频的上传、删除、查找和播放，用户观看历史的记录，视频评论的管理和点赞数的统计，并能够根据用户行为推荐相关视频。5、（本题5分）某城市的公交系统需要管理公交线路、站点和车辆调度信息。设计一种数据结构来存储这些信息，实现线路的添加、删除、查找和修改操作，能够快速查询某个站点经过的公交线路和车辆实时调度情况，并优化车辆调度以提高公交系统的运行效率。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）对于一个用链表实现的栈，解释其入栈和出栈操作的基本原理，并说明在什么情况下可能会出现栈溢出或栈下溢的情况。2、（本题5分）详细说明如何在一个具有n个顶点的有向图中找出所有的孤立顶点。3、（本题5分）分析在字符串匹配中，基于字典树的改进算法和应用。4、（本题5分）解释在一个具有n个顶点