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頁武漢學院

《數據結構實驗》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、設計一個基于陀螺儀和加速度計的姿態測量系統，能夠實時獲取物體的姿態信息。2、假設要對一組整數進行排序，這些整數的范圍較小（例如0到100），并且數據量較大。以下哪種排序算法在這種情況下可能表現最佳？（）A.冒泡排序B.插入排序C.快速排序D.計數排序3、設計一個集成電路制造工藝中的離子注入工藝參數優化方案，提高注入的均勻性和準確性。4、利用電力電子技術設計一個電動汽車充電樁的功率模塊，實現高效充電和電能轉換。5、設計一個數字信號編碼方案，如曼徹斯特編碼或差分曼徹斯特編碼，分析編碼效率和抗干擾能力。6、設計一個計算機網絡中的IP地址分配方案，滿足特定網絡規模和拓撲結構的需求。7、設計一個5V轉±12V的DC-DC電源轉換電路，輸出電流不小于0.5A，給出原理圖和元件選型。8、設計一個具有溫度補償功能的壓力傳感器測量電路，提高測量精度，給出電路設計和溫度補償算法。9、設計一個基于光電傳感器的物體計數系統，能夠準確計數通過檢測區域的物體數量。10、哈希表是一種高效的數據結構。以下關于哈希表的描述，不正確的是：（）A.哈希表通過哈希函數將關鍵字映射到存儲位置B.哈希表的查找、插入和刪除操作的平均時間復雜度都接近O(1)C.哈希沖突是指不同的關鍵字映射到了相同的存儲位置D.哈希表不需要處理哈希沖突11、在排序算法的改進和優化中，常常結合多種算法的優點。以下關于混合排序算法的敘述，錯誤的是（）A.可以將快速排序和插入排序結合，在小規模數據時使用插入排序B.混合排序算法能夠在不同情況下發揮不同算法的優勢，提高整體性能C.設計混合排序算法時，需要考慮不同算法之間的切換時機和條件D.混合排序算法一定比單一的排序算法性能更好12、利用數字邏輯電路設計一個密碼鎖控制系統，通過輸入正確的密碼實現開鎖，具有錯誤輸入報警功能。13、設計一個數字信號處理中窗函數的選擇和應用方案，分析不同窗函數對信號處理結果的影響。14、設計一個基于物聯網技術的智能停車場管理系統，能夠實現車位檢測、車輛引導和收費管理等功能。15、設計一個簡單的無線充電系統，輸出功率為5W，充電效率不低于70%，能夠為手機等設備進行無線充電。16、設計一個音頻功率放大器，采用甲乙類放大方式，輸出功率為50W，負載為8Ω，給出電路原理圖和元件參數選擇。17、設計一個基于FPGA的數字信號解調系統，支持常見的調制方式（如QPSK、16QAM等）的解調。18、堆是一種特殊的數據結構，常用于實現優先隊列。在最大堆中，以下說法錯誤的是（）A.父節點的值大于等于子節點的值B.可以通過堆排序實現升序排列C.插入和刪除元素的時間復雜度均為O(logn)D.堆一定是完全二叉樹19、設計一個數字信號處理器（DSP）圖像處理電路，能夠實現圖像的濾波、增強等處理功能。20、設計一個基于數字信號處理的圖像壓縮系統，能夠對圖像進行高效壓縮，減少存儲空間和傳輸帶寬需求。21、設計一個正弦波信號發生器，頻率范圍為10Hz至1MHz，輸出幅度可調，失真度小于1%，說明電路原理和調試方法。22、設計一個音頻功率放大器，要求在一定負載下輸出較大功率，且具有良好的音質，提供電路設計和性能測試。23、設計一個藍牙音頻傳輸系統，能夠實現高質量的音頻無線傳輸，距離不小于10米，詳細描述系統方案和編碼算法。24、設計一個音頻功率放大器的保護電路，能夠在過流、過壓、過熱等情況下保護放大器和揚聲器，給出電路設計和保護機制。25、利用數字電路技術，設計一個超市電子秤的稱重控制系統，實現準確稱重和計價功能。26、利用射頻電路設計一個無線射頻識別（RFID）讀寫器，實現對標簽的讀取和寫入操作。27、考慮到一個數據庫系統的索引結構，為了能夠快速地進行范圍查詢和隨機訪問，同時保持較好的空間利用率和插入、刪除性能，以下哪種數據結構可能會被采用？（）A.B+樹B.紅黑樹C.AVL樹D.字典樹28、在一個算法中，需要快速找到一組數中的最大值和最小值。以下哪種數據結構和算法的組合能夠以最少的比較次數完成這個任務？（）A.有序數組和遍歷B.鏈表和遍歷C.二叉搜索樹和中序遍歷D.堆和堆操作29、設計一個簡單的鋰電池充電管理系統，能夠對鋰電池進行恒流恒壓充電，充電終止電壓為4.2V，充電電流可調節。30、根據通信網絡原理，設計一個校園無線網絡覆蓋方案，確保校園內各個區域都能穩定接入無線網絡。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某城市的公交系統需要記錄公交線路和站點信息。每條公交線路有線路編號、起點站、終點站、途經站點列表等。請設計數據結構來存儲這些公交信息，實現線路的快速查詢、站點的添加和刪除、統計經過特定站點的線路數量，并規劃最優乘車路線。2、（本題5分）一個在線游戲的玩家信息管理系統需要存儲玩家的信息，如玩家編號、玩家昵稱、游戲等級、游戲積分、在線狀態等。系統要實現快速查找特定玩家、按照游戲積分對玩家進行排名、新增玩家、刪除玩家以及更新玩家的在線狀態和游戲等級。請確定合適的數據結構，并詳細說明算法和代碼實現，同時討論性能優化策略。3、（本題5分）某醫院的藥品庫存管理系統需要存儲藥品信息，如藥品編號、藥品名稱、藥品規格、庫存數量、有效期等。系統要能夠快速查找特定藥品、按照庫存數量對藥品進行排序、進行藥品的入庫和出庫操作、提醒即將過期藥品。請設計合理的數據結構和算法，并提供代碼實現和性能分析。4、（本題5分）某學校的選課系統需要管理課程、教師、學生選課信息和課程容量等。設計一種數據結構來存儲這些信息，實現課程的開設、學生選課、退課和課程容量的調整操作，并能夠快速查詢某門課程的選課情況和剩余容量。5、（本題5分）在一個電商平臺的商品推薦系統中，需要根據用戶的瀏覽歷史、購買記錄和相似用戶的行為來為用戶推薦商品。請設計數據結構來存儲這些數據，并實現推薦算法，能夠快速為用戶生成準確的商品推薦列表，同時考慮實時更新和個性化需求。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述冒泡排序、插入排序和選擇排序的基本思想和算法步驟，比較它們的性能優劣。2、（本題5分）解釋如何使用跳表實現有序集合的插入、刪除和查找操作，分析其時間復雜度和空間復雜度。3、（本題5分）在一個鏈表中，如何查找鏈表中環的入口結點？4、（本題5分）在圖的遍歷中，如何避免重復訪問節點？請說明