安徽黄梅戏艺术职业学院《数据结构和算法应用》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构和算法应用》2023-2024学年第一学期期末试卷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、设计一个用于医疗成像设备的信号采集系统，如CT、MRI等，能够实现高速、高精度的数据采集，给出系统架构和接口设计。2、设计一个基于AD9854的直接数字频率合成器（DDS），输出频率范围为1Hz至100MHz，相位分辨率小于1°，给出硬件设计和控制程序。3、利用数字电路技术，设计一个自动售货机的控制系统，实现商品选择、支付和出货功能。4、设计一个基于蓝牙5.0技术的无线音频传输系统，实现高质量的音频数据传输，给出系统的性能测试结果。5、设计一个具有故障诊断功能的电源系统，能够实时监测电源状态并诊断故障，给出系统设计和诊断算法。6、设计一个基于单片机的电子秤系统，能够准确测量物体的重量，测量范围为0-10kg，精度为1g。7、假设要实现一个可以快速查找两个节点之间是否存在路径的图数据结构。以下哪种表示方法和搜索算法的组合最适合？（）A.邻接矩阵和深度优先搜索B.邻接表和广度优先搜索C.邻接矩阵和广度优先搜索D.邻接表和深度优先搜索8、设计一个数字频率计，采用等精度测量法，测量范围为10Hz至100MHz，给出系统方案和误差分析。9、设计一个基于FPGA的图像滤波系统，实现中值滤波、均值滤波等功能，去除图像噪声。10、队列也是一种常见的数据结构，遵循先进先出的原则。在计算机系统中，很多地方都会用到队列，比如打印机的任务队列、操作系统的进程调度队列等。假设有一个队列，初始为空，然后依次进行入队操作：1、2、3、4。现在要进行两次出队操作，那么出队的元素依次是：（）A.1、2B.2、3C.1、3D.3、411、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12、设计一个基于FPGA的视频图像加密系统，对输入的视频图像进行加密处理，保证图像传输的安全性。13、根据通信原理，设计一个无线对讲机系统，能够在一定范围内实现清晰的语音通信。14、选择排序也是一种基本的排序算法。以下关于选择排序的描述，错误的是（）A.每一轮从待排序序列中选择最小的元素，放到已排序序列的末尾B.选择排序的时间复杂度为O(n²)，但在某些情况下比冒泡排序性能好C.选择排序是一种不稳定的排序算法D.选择排序不需要额外的存储空间，空间复杂度为O(1)15、设计一个简单的数字示波器的触发电路，能够准确捕捉输入信号的特定特征，阐述触发电路的原理和设计。16、设计一个基于光电二极管的光强度测量系统，能够实时测量环境光的强度，并将数据进行显示和存储。17、设计一个程控滤波器，带宽和中心频率可程控调节，给出电路实现和控制逻辑。18、设计一个基于传感器网络的工业生产监测系统，能够实时监测设备运行状态和生产参数，实现故障预警。19、链表也是一种常见的线性表结构。假设我们正在使用一个单向链表。以下关于链表的描述，哪一项是不正确的？（）A.链表在插入和删除元素时，只需修改相关节点的指针，操作较为灵活B.单向链表只能从表头向表尾方向遍历，无法反向遍历C.链表的存储空间不需要连续，可以充分利用零散的内存空间D.链表的查找操作需要从头节点依次遍历，效率相对较低20、红黑树也是一种自平衡的二叉搜索树。假设我们正在研究一个红黑树。以下关于红黑树的描述，哪一项是不准确的？（）A.红黑树通过对节点颜色的约束来保持一定程度的平衡B.红黑树的插入和删除操作相对复杂，但能保证较好的性能C.红黑树的查找操作的时间复杂度在平均情况下优于AVL树D.红黑树在频繁插入和删除节点的情况下，性能比AVL树更稳定21、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。22、设计一个直流稳压电源电路，输出电压为5V、12V和24V可选，最大输出电流为2A。23、设计一个数字电视信号的传输系统，包括调制、编码和发射模块，满足特定的传输标准和质量要求。24、假设正在开发一个图像识别系统，需要对图像的特征向量进行存储和分类。为了能够快速地找到相似的特征向量和进行分类操作，以下哪种数据结构可能是最有用的？（）A.K-D树，用于多维数据的搜索和分类B.B树，高效存储和检索大量数据C.线段树，处理图像特征的区间信息D.并查集，合并相似的特征向量25、设计一个基于ADC和微控制器的压力测量系统，能够测量0-100MPa的压力，精度达到0.1MPa。26、设计一个音频滤波器数字控制与自动切换电路，能够通过数字信号处理器（DSP）精确控制滤波器参数，并根据输入音频信号自动切换滤波器。27、在数据结构的性能评估中，除了时间复杂度和空间复杂度，还有其他因素需要考虑。假设我们正在评估一个数据结构的性能。以下关于性能评估的描述，哪一项是不准确的？（）A.数据结构的实现细节、代码的可读性和可维护性也会影响其在实际应用中的性能B.不同的硬件平台和操作系统可能会对数据结构的性能产生影响C.对于实时性要求高的系统，平均性能比最坏性能更重要D.只需要关注数据结构在理论上的时间复杂度和空间复杂度，实际的运行环境对性能影响不大28、在一个链式存储的栈中，进行出栈操作时，如果栈为空，会发生什么情况？（）A.正常出栈，返回空值B.程序报错C.自动添加一个默认值D.等待用户输入值29、在图这种数据结构中，邻接矩阵和邻接表是两种常见的存储方式。假设一个图的顶点数量很多，但边的数量相对较少。为了节省存储空间，以下哪种存储方式可能更优（）A.邻接矩阵B.邻接表C.十字链表D.都一样，没有区别30、设计一个基于STM32的无人机飞行控制系统，实现姿态稳定、高度控制和航线规划，给出系统组成和控制算法。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某在线旅游平台的景点评价系统需要记录景点信息、评价内容和评价分数。景点信息包括景点ID、景点名称、景点介绍，评价内容包括评价ID、景点ID、用户ID、评价内容、评价时间，评价分数包括分数ID、景点ID、用户ID、分数。设计数据结构来管理评价数据，实现景点评价的查询、统计平均分数、筛选优质评价，并根据评价推荐景点。2、（本题5分）一个科研项目管理系统需要对项目的进展情况和参与人员进行跟踪。项目信息包括项目编号、项目名称、负责人、起止时间、进展状态等，参与人员信息包括人员编号、姓名、参与项目等。这些信息以十字链表的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询某个项目的详细信息；（2）添加新的项目或人员；（3）删除已完成的项目或离职人员；（4）统计每个负责人负责的项目数量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。3、（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。4、（本题5分）一个在线视频会议系统需要对参会人员的状态和发言顺序进行管理。参会人员信息包括人员编号、姓名、状态（在线/离线）、发言顺序等。这些信息以三元组表的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询在线参会人员名单；（2）调整参会人员的发言顺序；（3）人员离线时更新状态；（4）统计发言次数超过一定阈值的人员数量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。5、（本题5分）一个在线招聘系统需要管理职位信息，包括职位编号、职位名称、工作地点、薪资范围、招聘人数等。系统要支持快速查找特定职位、按照薪资范围对职位进行排序、新增职位、修改职位信息、关闭招聘职位。请确定恰当的数据结构，并详细阐述算法和代码实现，以及性能优化策略。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）分析在字符串匹配中，RK算法的原理和适用场景。2、（本题5分）论述最小生成树的概念和常见算法（Prim算法、Kruskal算法）的步骤和时间复杂度。3、（本题5分）描述二叉树的遍历算法在二叉树的节点替换问题、树的结构调整问题中的应用。4