學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁巢湖學院《數據結構與算法》

2022-2023學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、設計一個簡單的太陽能充電控制器，能夠將太陽能電池板輸出的電能有效地存儲到蓄電池中，并防止過充和過放。2、設計一個基于PLC的物料分揀系統，能夠根據物料的顏色、形狀等特征自動進行分揀。3、對一組數據進行排序，以下哪種排序算法在最壞情況下的時間復雜度最低？（）A.冒泡排序B.插入排序C.選擇排序D.歸并排序4、考慮用數據結構來實現一個表達式求值的算法，例如計算中綴表達式的值。以下哪種數據結構組合可能是最有效的（）A.棧和隊列B.棧和二叉樹C.隊列和哈希表D.棧和鏈表5、利用數字電路技術，設計一個智能電梯群控系統，優化多部電梯的運行調度，提高運輸效率。6、設計一個數字濾波器的硬件實現電路，如FIR濾波器，滿足特定的濾波性能指標，進行電路的調試和優化。7、利用電力電子技術設計一個充電樁控制系統，實現對電動汽車的充電管理和保護功能。8、設計一個簡單的太陽能路燈控制器，能夠根據日照時間和環境亮度自動控制路燈的開啟和關閉。9、假設要實現一個優先級隊列，其中元素的優先級可以動態改變。以下哪種數據結構和操作組合最適合？（）A.最大堆和堆調整操作B.最小堆和堆刪除操作C.鏈表和排序操作D.數組和插入排序操作10、設計一個鋰電池充電管理電路，能夠實現恒流恒壓充電，具有過溫、過流保護功能，描述電路原理和芯片選型。11、設計一個基于ZigBee技術的無線智能家居安防系統，能夠檢測門窗入侵、煙霧和燃氣泄漏等情況，并及時報警，說明系統組成和網絡配置。12、利用數字電路技術，設計一個電梯控制系統，實現電梯的上下運行、樓層停靠和超載報警等功能。13、設計一個基于Zigbee和藍牙的融合通信系統，實現不同設備之間的無縫通信，描述系統的硬件架構和通信協議。14、設計一個基于單片機的電子秤系統，能夠測量物體的重量，并具有去皮、計價等功能。15、設計一個基于模擬積分器的積分型模數轉換器（ADC），分析其轉換精度和速度。16、設計一個基于藍牙Mesh網絡的智能照明系統，能夠實現群組控制和場景設置，說明系統組成和網絡配置。17、設計一個基于FPGA的圖像邊緣檢測系統，能夠對輸入的灰度圖像進行實時邊緣檢測，采用Sobel算子，給出硬件架構和Verilog代碼實現。18、假設正在構建一個基因序列分析工具，需要存儲大量的基因序列數據，并能夠快速地比較不同基因序列的相似性和差異性。在這種情況下，以下哪種數據結構可能是最有助于提高分析效率的？（）A.后綴樹，用于高效的字符串匹配和比較B.前綴樹，快速查找基因序列的前綴C.二叉平衡樹，保持基因序列的有序存儲D.哈希圖，快速定位特定的基因序列19、設計一個數字移相器，能夠實現0至360度的相移，精度為1度，給出電路結構和控制邏輯。20、設計一個基于鎖相環技術的頻率合成器，能夠輸出穩定的、可調節的頻率信號，分析其相位噪聲和頻率穩定度。21、設計一個基于STM32的物聯網網關，能夠連接多種傳感器并將數據上傳到云平臺，闡述系統架構和通信方式。22、根據模擬電路理論，設計一個用于醫療設備的生物電信號放大器，能夠放大微弱的生物電信號，如心電、腦電等。23、設計一個基于模擬乘法器和運放的有效值測量電路，能夠測量交流信號的有效值。24、設計一個數字通信系統的誤碼性能測試方案，包括測試設備的選擇、測試環境的搭建和數據的分析方法。25、設計一個基于D/A轉換器的函數信號發生器，能夠產生正弦波、方波、三角波等常見波形。26、鏈表是一種重要的數據結構，在很多場景中得到應用。關于鏈表的特點，以下描述錯誤的是：（）A.鏈表的存儲空間不必連續，可以通過指針來鏈接各個節點B.對鏈表進行插入和刪除操作時，不需要移動大量元素，效率較高C.鏈表可以方便地實現隨機訪問，查找任意位置的元素速度很快D.單鏈表、雙向鏈表和循環鏈表是常見的鏈表類型，它們各有特點和適用場景27、設計一個簡單的數字示波器的觸發電路，能夠準確捕捉輸入信號的特定特征，闡述觸發電路的原理和設計。28、在實際應用中，常常需要對數據結構進行優化。以下關于數據結構優化的描述，錯誤的是：（）A.可以通過選擇合適的存儲結構來提高性能B.可以通過改進算法來降低操作的時間復雜度C.優化數據結構一定會增加代碼的復雜性D.優化需要綜合考慮性能、可讀性和可維護性29、設計一個基于熱電偶的溫度測量系統，能夠測量較高溫度范圍，并對測量結果進行冷端補償和線性化處理。30、設計一個衛星導航系統中的衛星軌道參數計算和預測模塊，分析軌道精度。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個大型企業的人力資源管理系統需要存儲員工的基本信息、工作經歷、培訓記錄和績效考核等。設計數據結構來組織這些數據，以便能夠快速地查詢員工信息、生成各類報表，并支持員工信息的更新和刪除操作。2、（本題5分）某在線考試的監考系統需要實時監控考生的答題狀態、行為異常和交卷時間。設計合適的數據結構和算法，保障考試的公平公正和順利進行。3、（本題5分）一個在線旅游預訂系統需要管理旅游線路、景點、酒店、游客預訂信息等。設計一種數據結構來存儲這些信息，實現旅游線路和景點的添加、刪除、查找和修改，酒店的預訂和評價管理，游客預訂信息的存儲和處理，并能夠根據游客的需求推薦合適的旅游線路和酒店。4、（本題5分）一個大型圖書館需要管理其海量的圖書信息，包括書名、作者、出版社、出版年份、館藏數量等。這些信息以二叉搜索樹的形式存儲。請設計算法實現以下操作：（1）插入一本新的圖書信息；（2）刪除某本指定的圖書信息；（3）查找某作者的所有圖書；（4）更新某本圖書的館藏數量。分析所設計算法的時間復雜度。5、（本題5分）某城市的交通管理系統需要實時監控道路的車流量，并根據車流量調整信號燈的時間。設計一種數據結構和算法，能夠快速地統計各個路段的車流量，并及時更新信號燈的控制策略。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋如何在一個具有n個元素的無序數組中，使用快速排序算法進行排序，并分析其時間復雜度和空間復雜度。2、（本題5分）詳細闡述在具有n個元素的雙向循環鏈表中，如何在指定位置插入節點，并給出具體的算法步驟和代碼實現。3、（本題5分）解釋如何在一個二叉搜索樹中進行前序遍歷的迭代實現，給出算法步驟和實現代碼，并分析其時間復雜度。4、（本題5分）解釋什么是斐波那契堆數據結構，說明其特點和