武汉铁路职业技术学院《数据结构与算法实践》2023-2024学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页武汉铁路职业技术学院《数据结构与算法实践》

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、设计一个音频滤波器组，实现对不同频段音频的分离和处理，给出电路结构和滤波器参数设计。2、在选择数据结构时，需要考虑多种因素。以下关于数据结构选择的描述，不准确的是：（）A.如果需要频繁地在头部和尾部进行插入和删除操作，双端队列可能是一个合适的选择B.当数据的查找操作远多于插入和删除操作，且数据量较大时，二叉搜索树可能比链表更合适C.对于需要快速合并操作的场景，如多个有序序列的合并，优先队列可能是一个好的选择D.数据结构的选择只取决于操作的类型和频率，不需要考虑数据的特点和规模3、考虑一个物流配送系统，需要根据客户的地址和订单需求规划最优的配送路线。同时，要能够实时更新路况信息，并重新计算最优路线。在这种情况下，以下哪种数据结构和算法的组合最适合解决这个问题？（）A.迪杰斯特拉算法和邻接表B.弗洛伊德算法和矩阵C.广度优先搜索算法和链表D.深度优先搜索算法和栈4、在数据结构的应用中，图算法有着广泛的用途。假设我们正在使用图算法解决问题。以下关于图算法的描述，哪一项是不准确的？（）A.最短路径算法（如Dijkstra算法和Floyd算法）可以用于求解图中两点之间的最短路径B.最小生成树算法（如Prim算法和Kruskal算法）可以用于构建图的最小代价连通子图C.拓扑排序算法可以用于判断一个有向图是否存在环D.所有的图算法的时间复杂度都相同，与图的类型和规模无关5、字典树（Trie）是一种用于存储字符串的数据结构。对于字典树的优势和应用，以下描述哪一项是不正确的？（）A.字典树在查找、插入和删除字符串时效率很高B.常用于文本自动完成、词频统计等应用场景C.字典树的空间利用率很高，适合存储大量的字符串D.字典树对于前缀匹配的查询操作特别有效6、设计一个基于光电传感器的自动化立体车库车辆检测与引导系统，提高车库的空间利用率和停车效率。7、设计一个数字信号调制解调高速电路，能够实现更高的数据传输速率，提高通信效率。8、设计一个模拟电路，用于放大音频信号，要求具有低噪声、高增益和宽频带的特性，同时能够对输入信号进行一定程度的滤波处理。9、设计一个基于陀螺仪和加速度计的姿态测量系统，能够实时获取物体的姿态信息。10、在一个数据库的索引结构中，如果需要支持范围查询（例如查找年龄在20到30岁之间的用户），以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.B树，便于范围查找B.二叉搜索树，快速定位节点C.哈希表，直接获取特定键的值D.栈，存储查询过程中的中间结果11、设计一个简易的数字频率计，能够测量1Hz至100kHz范围内的正弦波、方波和三角波的频率，精度达到0.1%，请详细说明系统设计方案，包括硬件和软件部分。12、在链表这种数据结构中，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。假设存在一个单向链表，包含元素10、20、30、40、50，其中头节点存储的值为10。如果要删除值为30的节点，需要对链表进行相应的操作。以下哪种操作步骤是正确的？（）A.从头节点开始遍历，找到值为30的节点，将其直接删除B.从头节点开始遍历，找到值为30的节点，将其前一个节点的指针指向其后一个节点C.从尾节点开始遍历，找到值为30的节点，将其删除D.无需遍历，直接删除值为30的节点13、设计一个基于单片机的温度监测与控制系统，能够实时采集环境温度，当温度超过设定阈值时，启动相应的降温或升温设备。14、数据结构是计算机存储、组织数据的方式。在研究数据结构时，线性表是一种基础的数据结构。以下关于线性表的描述，错误的是（）A.线性表可以顺序存储，也可以链式存储B.顺序存储的线性表可以随机访问任意元素，时间复杂度为O(1)C.链式存储的线性表在插入和删除操作时，不需要移动大量元素，效率较高D.线性表的长度是固定的，不能动态变化15、设计一个基于编码器的电机位置控制系统，能够精确控制电机的转动角度和位置。16、使用单片机设计一个智能灌溉系统，能够根据土壤湿度自动控制灌溉设备的开启和关闭，节约水资源。17、设计一个数字音频编码和解码系统，采用特定的编码算法，比较编码前后的音频质量和数据压缩率。18、利用射频技术设计一个Zigbee无线传感器网络节点，用于采集环境数据并进行短距离传输。19、设计一个模拟集成电路中的反馈放大器，实现特定的增益和带宽要求，分析反馈对稳定性的影响。20、哈希表的装填因子越大，发生冲突的可能性就越大。假设一个哈希表的容量为10，当前存储了8个元素，装填因子是多少？（）A.0.8B.0.2C.8D.221、设计一个带通椭圆滤波器电路，中心频率为1kHz，带宽为200Hz，通带波纹小于0.3dB，阻带衰减不小于60dB，输入信号频率范围为0-2kHz。22、设计一个液晶显示器（LCD）的驱动电路，能够实现图像的清晰显示，具有对比度调节功能。23、设计一个光耦驱动电路，用于驱动大功率负载，给出电路参数和可靠性分析。24、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。25、设计一个图像处理中的图像压缩率失真优化方案，分析压缩效率和图像质量的平衡。26、设计一个高通滤波器，截止频率为500Hz，通带增益为2，阻带衰减大于30dB，采用切比雪夫滤波器设计，给出电路参数和仿真结果。27、设计一个基于Wi-Fi的无线视频监控系统，实现实时视频传输和远程控制，阐述系统组成和网络配置。28、设计一个数字通信系统中前向纠错编码（FEC）的性能评估和优化方案，分析编码增益和复杂度。29、设计一个数字频率计多功能电路，能够同时测量频率、周期、占空比等参数，并且具有数据存储和打印功能。30、利用模拟电路技术，设计一个用于医疗成像设备的高压电源电路，提供稳定的高电压输出。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某在线图书馆的图书借阅系统需要记录图书的借阅者、借阅时间、应还时间、是否逾期等信息。设计数据结构来管理图书借阅情况，支持借阅、归还、续借等操作，能够及时提醒借阅者归还图书并统计图书的借阅频率。2、（本题5分）一个在线游戏的排行榜系统需要记录玩家的得分和排名信息。玩家信息包括玩家ID、得分、排名。请设计数据结构来实现排行榜的实时更新，能够快速查询玩家的排名、计算排名变化，并支持新玩家的加入和旧玩家的退出。3、（本题5分）某城市的公交卡充值管理系统需要存储充值记录，包括充值编号、卡号、充值金额、充值时间等。系统要实现快速查找特定卡号的充值记录、按照充值金额对记录进行排序、新增充值、删除错误充值记录。请确定合适的数据结构，并详细阐述算法和代码实现，同时讨论性能优化策略。4、（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。5、（本题5分）某电商平台需要对商品的销售数据进行分析和处理。销售数据包括商品编号、销售数量、销售日期等信息。请设计合适的数据结构来存储这些数据，并实现以下功能：快速查找特定商品在某段时间内的销售总量；按照销售数量对商品进行排序；能够方便地插入和删除销售记录。请详细描述数据结构的选择、算法设计以及代码实现。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）探讨在一个具有n个顶点的无向图中，如何进行图的最小顶点覆盖问题的求解。2、（本题5分）深入分析在具有n个元素的堆中，如何进行堆的插入和删除操作，并说明其时间复杂度。3、（本题5分）论述伸展树在处理随机数据时的性能表现和优化措施。4、（本题5分）对于一