自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第2頁，共2頁商丘醫學高等專科學校《數據結構與算法綜合設計》

2023-2024學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、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、設計一個基于藍牙模塊的智能門鎖系統，能夠通過手機藍牙開鎖，并記錄開鎖記錄。2、設計一個基于數字邏輯的電梯控制系統，實現電梯的上下運行、樓層停靠和超重報警等功能。3、根據傳感器技術，設計一個用于工業環境的粉塵濃度監測系統，及時預警粉塵超標情況。4、設計一個正弦波信號發生器，輸出頻率在100kHz至1GHz連續可調，采用鎖相環技術實現，說明工作原理和硬件設計。5、設計一個基于FPGA的圖像壓縮系統，能夠對輸入的圖像進行有損壓縮，壓縮比不小于10:1。6、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。7、對于一個經常需要在頭部和尾部進行插入和刪除操作的線性數據結構，假設我們正在設計一個程序來管理一個排隊系統。以下哪種數據結構最為合適？（）A.棧B.隊列C.雙端隊列D.循環隊列8、設計一個基于數字信號處理的語音增強系統，能夠在噪聲環境下提高語音的清晰度和可懂度。9、設計一個基于DSP的圖像壓縮系統，實現對圖像數據的高效壓縮，給出系統的硬件實現和算法優化。10、設計一個基于FPGA的視頻壓縮系統，采用H.264或H.265編碼標準，實現視頻數據的壓縮。11、在圖的最短路徑問題中，Dijkstra算法是一種常用的算法。以下關于Dijkstra算法的描述中，不正確的是（）A.該算法適用于有向圖和無向圖B.算法從起始頂點開始，逐步計算到其他頂點的最短路徑C.算法通過不斷更新頂點的距離值來找到最短路徑D.算法的時間復雜度為O(n^2)，其中n是頂點的數量12、設計一個基于USB接口的數據采集卡，能夠采集多路模擬信號和數字信號，給出硬件接口設計和驅動程序開發思路。13、設計一個簡單的觸摸顯示屏控制系統，能夠實現觸摸操作的響應和顯示內容的更新，闡述硬件電路和軟件驅動的實現方法。14、設計一個基于PLC的食品加工生產線控制系統，能夠實現食品的加工、包裝、質量檢測等環節的自動化控制。15、設計一個簡單的無線充電發射端電路，能夠為接收設備提供穩定的無線充電功率，給出電路設計和效率分析。16、利用模擬電路技術，設計一個用于醫療設備的直流穩壓電源電路，提供穩定的低噪聲電源。17、設計一個基于STM32微控制器的電機調速系統，支持PWM調速和閉環控制，實現對直流電機或步進電機的精確調速，提供控制算法和程序框架。18、設計一個光耦驅動電路，用于驅動大功率負載，給出電路參數和可靠性分析。19、設計一個基于PLC的自動化生產線控制系統，能夠實現對物料輸送、加工、裝配等環節的順序控制和故障報警。20、在圖的應用中，最小生成樹是一個重要的概念。關于最小生成樹的算法，以下說法錯誤的是（）A.Prim算法和Kruskal算法都可以用于求解最小生成樹B.Prim算法從一個頂點開始，逐步擴展生成樹C.Kruskal算法按照邊的權值從小到大選擇邊來構建生成樹D.最小生成樹是唯一的，無論使用哪種算法得到的結果都相同21、選擇排序也是一種簡單的排序算法。以下關于選擇排序的特點，描述錯誤的是（）A.每一輪選擇未排序部分的最小元素與當前位置交換B.時間復雜度始終為O(n^2)C.是一種不穩定的排序算法D.不需要額外的存儲空間22、設計一個數字通信中的正交幅度調制（QAM）信號生成和解調系統，分析調制性能。23、堆是一種特殊的樹形數據結構，分為大頂堆和小頂堆。假設存在一個小頂堆，其數組表示為[1,3,5,7,9,11]。現在要插入一個值2，為了保持堆的性質，需要進行一系列調整操作。以下哪種調整方式是正確的？（）A.直接將2插入末尾，無需調整B.將2與父節點比較，若小于父節點則交換位置，直到滿足堆的性質C.將2與子節點比較，若大于子節點則交換位置，直到滿足堆的性質D.重新構建整個堆24、設計一個4G通信模塊的接口電路，能夠實現與微處理器的通信，詳細說明硬件連接和通信協議。25、在樹型數據結構中，二叉樹是一種重要的類型。關于二叉樹的性質，以下正確的是：（）A.一棵深度為k的滿二叉樹，其節點總數為2^k-1B.二叉樹的中序遍歷結果是節點值的升序排列（假設節點值為整數）C.任何一棵二叉樹，其葉子節點數一定等于度為2的節點數加1D.二叉樹的前序遍歷和后序遍歷結果一定不同26、棧是一種特殊的線性表，具有特定的操作規則。以下關于棧的特點的描述，錯誤的是：（）A.棧遵循先進后出的原則B.棧的插入和刪除操作只能在棧頂進行C.可以用數組或鏈表來實現棧D.棧中的元素必須按照從小到大的順序排列27、設計一個數字音頻處理中的音頻水印嵌入和提取系統，分析水印的魯棒性和不可感知性。28、設計一個基于FPGA的交通信號燈控制系統，能夠根據不同的時間段和車流量自動調整信號燈的時長，實現智能化交通控制。29、設計一個模擬集成電路中反饋放大器的穩定性補償電路，分析補償效果和對性能的影響。30、在圖這種數據結構中，鄰接矩陣和鄰接表是兩種常見的存儲方式。假設一個圖的頂點數量很多，但邊的數量相對較少。為了節省存儲空間，以下哪種存儲方式可能更優（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.十字鏈表D.都一樣，沒有區別二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線圖書館的借閱管理系統需要記錄圖書信息、讀者信息和借閱記錄，圖書信息包括圖書ISBN、書名、作者、出版社、可借閱狀態，讀者信息包括讀者ID、姓名、聯系方式，借閱記錄包括借閱ID、讀者ID、圖書ISBN、借閱時間、應還時間。請設計數據結構來管理借閱數據，實現圖書的借閱、歸還、續借操作，查詢讀者的借閱歷史，并統計逾期未還的圖書。2、（本題5分）一個圖書館的圖書借閱系統需要記錄讀者的借閱信息、歸還日期和逾期情況。設計合適的數據結構來管理這些信息，能夠快速地查詢讀者的借閱記錄、提醒讀者歸還圖書，并統計圖書的借閱頻率。3、（本題5分）某電商平臺的促銷活動管理系統需要記錄活動信息、參與商品、優惠規則和用戶參與情況等。設計一種數據結構來存儲這些信息，實現活動的創建、修改和刪除，參與商品的添加和刪除，優惠規則的設置和計算，以及用戶參與情況的記錄和統計，并能夠實時監控活動效果和調整策略。4、（本題5分）一個在線音樂平臺需要管理大量的音樂文件信息，包括歌曲名稱、歌手、專輯、時長、播放次數等。設計一種數據結構來存儲音樂文件信息，支持快速查找、排序和更新歌曲信息，并能夠統計歌手的歌曲播放總次數和熱門歌曲排行榜。5、（本題5分）某醫院的信息系統需要存儲患者的病歷信息，包括基本信息、診斷結果、治療方案、用藥記錄等。設計一種數據結構，能夠方便地按照患者編號、疾病類型或治療時間進行查詢和統計，并支持新病歷的錄入和舊病歷的修改。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述在排序算法的比較中，如何根據數據的特點（如有序程度、數據規模）選擇合適的排序算法。2、（本題5分）在一個具有n個節點的二叉樹中，如何計算樹的高度，給出遞歸和非遞歸兩種算法的實現思路和時間復雜度分析。3、（本題5分）詳細闡述如何在一個具有n個元素的無序數組中，使用快速選擇算法查找第k小的元素，分析其時間復雜度。4、（本題5分）論述跳表的查找性能與層數之間的關系，并分析最優層數的選擇策略