德州学院《数据结构与算法课设》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构与算法课设》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2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、设计一个简单的无线充电系统，输出功率为5W，效率不低于70%，说明系统原理和关键部件。2、设计一个基于FPGA的高速数据采集与存储系统，能够实现对高速信号的采集和大容量数据存储。3、设计一个基于ZigBee技术的智能家居控制系统，能够实现对灯光、窗帘、空调等设备的远程控制和状态监测。4、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。5、采用模拟电子技术设计一个宽带放大器，能够在较宽的频率范围内实现信号放大。6、队列可以用于实现广度优先遍历算法。在广度优先遍历中，以下关于队列的使用描述错误的是（）A.从起始节点开始，将其入队B.每次取出队头节点，并将其未访问的邻接节点入队C.直到队列为空，遍历结束D.队列中的节点顺序与遍历顺序无关7、设计一个基于单片机的步进电机控制系统，能够实现正反转、调速和定位控制功能。8、设计一个基于单片机的智能家电能耗监测系统，实时监测家电的用电情况并进行数据分析。9、设计一个模拟集成电路中的运算放大器，满足特定的增益、带宽和输入输出阻抗要求，进行性能仿真。10、设计一个数字锁相环频率合成器，能够输出频率在1MHz至1GHz范围内连续可调的正弦波，给出系统架构和关键技术。11、设计一个基于FPGA的UART转SPI通信桥接模块，实现两种接口之间的数据转换，给出硬件描述和功能验证。12、设计一个基于STM32H7的高性能嵌入式系统，能够运行复杂的实时操作系统和应用程序，给出硬件架构和软件环境搭建。13、设计一个无线充电器电路，能够为手机、平板电脑等设备进行无线充电，充电功率为5W。14、设计一个数字温度计压力计电路，能够同时测量环境温度和压力，温度精度为±0.1℃，压力精度为±1kPa。15、设计一个卫星通信地面站的接收系统，包括天线、低噪声放大器、下变频器等模块，计算接收灵敏度。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细阐述在具有n个顶点的图中，如何进行深度优先遍历的非递归实现，并使用栈来辅助遍历过程，给出具体的算法步骤和代码。2、（本题5分）深入解释二叉树的先序遍历、中序遍历和后序遍历的定义，并分别举例说明它们在实际问题中的应用场景。3、（本题5分）论述如何利用深度优先搜索算法检测图中是否存在环。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线投票系统需要对投票项目和投票人的选择进行管理。投票项目信息包括项目编号、项目名称、选项等，投票人信息包括投票人编号、选择的选项等。这些信息以线段树的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）统计某个投票项目各个选项的票数；（2）新增一个投票项目；（3）修改投票人的选择；（4）查询票数最多的选项。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）某音乐平台需要对用户的播放记录和收藏歌曲进行管理。用户信息包括用户ID、播放历史、收藏歌曲等。考虑使用左偏树来存储这些信息。请设计算法实现以下功能：（1）查询用户最近播放的歌曲；（2）添加用户新的播放记录或收藏歌曲；（3）删除用户不再喜欢的歌曲；（4）按照播放次数对用户的歌曲进行排序。分析所设计算法的时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）在一个大型企业的项目管理系统中，需要管理项目信息、任务分配、员工工作进度和项目资源等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持项目的创建、修改和删除，任务的分配和跟踪，员工工作进度的更新和项目资源的调配，并能够及时发现项目中的风险和问题。4、（本题5分）一个在线旅游攻略平台需要存储各地的旅游景点、美食推荐、住宿信息和用户评价。设计数据结构来方便用户查询和规划旅行路线。5、（本题5分）一个物流配送中心需要对货物的配送路径进行规划。配送地点以图的形式表示，边的权重表示两地之间的距离。请设计算法实现以下功能：（1）使用迪杰斯特拉算法找到从起点到终点的最短路径；（2）判断图中是否存在负权边，如果有，如何处理；（3）使用弗洛伊德算法计算所有点对之间的最短路径；（4）如果新增一个配送地点，如何更新最短路径。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。四、设计题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个程序，使用合适的数据结构存储一个在线学习平台的课程章节信息，如章节标题、内容、时长、学习进度等，支持学习进度