南京机电职业技术学院《数据结构与GS算法》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《数据结构与GS算法》2023-2024学年第二学期期末试卷院(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、设计一个基于Zynq的异构计算平台，实现图像处理和数据加密等功能，给出硬件架构和软件编程模型。2、设计一个基于霍尔传感器的电机转速测量系统，能够准确测量电机的转速，并将转速数据实时显示。3、在一个需要对大量整数进行排序的场景中，如果内存空间有限，不能一次性容纳所有数据，以下哪种排序算法可能是最合适的？（）A.冒泡排序，简单但效率低，不适合大数据量B.快速排序，通常在内存中进行，不适合内存受限情况C.归并排序，可以采用外部排序的方式处理大数据量D.插入排序，适用于少量数据，不适合大规模数据4、考虑一个搜索引擎的索引构建过程，需要对大量的网页内容进行分词、索引和存储，以便能够快速地根据用户的查询关键词返回相关的网页。以下哪种数据结构和算法常用于搜索引擎的索引构建和查询处理？（）A.倒排索引和分词算法B.正排索引和冒泡排序C.索引链表和选择排序D.索引数组和插入排序5、设计一个音频混音器，能够将多个音频输入信号进行混合，并调节各通道的音量，给出电路设计和混音算法。6、设计一个基于数字信号处理的图像压缩系统，能够对图像进行高效压缩，减少存储空间和传输带宽需求。7、队列也是一种常见的线性表，具有特定的特性。关于队列的特点，以下描述哪一项是不正确的？（）A.队列遵循先进先出（FIFO）的原则，插入在队尾，删除在队头B.循环队列可以有效地解决普通队列可能出现的假溢出问题C.队列的入队和出队操作的时间复杂度均为O(n)，其中n为队列的长度D.队列在计算机操作系统的作业调度、消息缓冲等方面有广泛应用8、设计一个基于D/A转换器的三角波信号发生器电路，输出频率范围为100Hz-1kHz，幅度可调。9、在树的遍历中，如果需要按照层次从上到下、从左到右的顺序访问节点，应该使用哪种遍历方式（）A.先序遍历B.中序遍历C.后序遍历D.层次遍历10、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。11、字符串是一种常见的数据类型，在字符串的操作中，模式匹配是重要的问题。关于朴素的模式匹配算法，以下描述错误的是（）A.时间复杂度较高B.从主串的第一个字符开始依次匹配C.每次匹配失败后，模式串需要回溯到起始位置D.是一种高效的模式匹配算法12、设计一个基于FPGA的视频图像处理系统，实现图像的缩放、旋转等功能，给出硬件设计和图像处理算法。13、设计一个音频功率放大器保护电路，能够在功放出现故障时自动切断电源，保护扬声器和功放电路。14、设计一个基于单片机的智能车库照明系统，根据车辆进出自动控制灯光的开启和关闭。15、设计一个简单的数字电视信号接收器，能够接收和解码数字电视信号，给出硬件设计和解码算法。16、设计一个数字信号发生器电路，能够产生不同类型的数字信号，如脉冲信号、方波信号、正弦波信号等，信号频率和幅度可调节。17、设计一个智能温度传感器，能够实时测量环境温度并通过无线方式将数据传输到接收端，具备低功耗和高精度的特点。18、设计一个基于蓝牙5.0技术的无线耳机系统，具备稳定的音频传输、低延迟和长续航功能。19、设计一个基于形态学处理的图像边缘检测系统，分析处理效果和算法复杂度。20、设计一个数字鉴相器，能够测量两个输入信号的相位差，精度达到1度，给出电路结构和工作原理。21、设计一个基于ADC和微控制器的光照强度测量系统，能够测量0-10000lux的光照强度，精度达到1lux。22、设计一个简单的数字信号调制解调系统，能够实现ASK、FSK、PSK等调制方式，给出系统的硬件电路和软件实现。23、设计一个数字电压表自动校准电路，能够定期自动对电压表进行校准，提高测量精度。24、当需要存储和处理一个无向图的邻接信息时，以下哪种数据结构通常被使用？（）A.邻接矩阵B.邻接表C.哈希表D.二叉树25、设计一个数字音频处理中的音频降噪系统，分析降噪效果和对音质的影响。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）数组的查找算法有哪些？分别阐述它们的时间复杂度和适用场景。2、（本题5分）详细阐述在选择排序的变体中，如堆选择排序，如何利用堆的性质优化选择过程。3、（本题5分）在图的存储中，如何处理图的多重边和自环对算法的影响？4、（本题5分）解释数据结构中栈的应用场景，如括号有效性检查、网页历史记录管理等，并说明其原理。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）构建一个算法，在一个有向图中找出所有顶点的强连通分量的数量。2、（本题5分）给定一个有向图，设计算法判断图中是否存在回路，若存在，输出回路路径。3、（本题5分）设计算法检测图是否为二部图，通过实际案例说明其应用价值。4、（本题5分）设计一个程序，使用Prim算法构建给定无向图的最小生成树，输出生成树的边。5、（本题5分）设计一个程序，通过并查集判断给定的几何图形是否存在相交情况。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一个在线游戏的玩家信息管理系统需要存储玩家的信息，如玩家编号、玩家昵称、游戏等级、游戏积分、在线状态等。系统要实现快速查找特定玩家、按照游戏积分对玩家进行排名、新增玩家、删除玩家以及更新玩家的在线状态和游戏等级。请确定合适的数据结构，并详细说明算法和代码实现，同时讨论性能优化策略。2、（本题10分）一个大型图书馆需要管理其海量的图书信息，包括书名、作者、出版社、出版年份、馆藏数量等。这些信息以二叉搜索树的形式存储。请设计算法实现以下操作：（1）插入一本