學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)西安培華學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程設(shè)計(jì)》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，棧可以用于實(shí)現(xiàn)表達(dá)式求值。以下關(guān)于棧在表達(dá)式求值中的作用，正確的是：（）A.棧用于存儲(chǔ)操作數(shù)，按照先進(jìn)后出的原則進(jìn)行計(jì)算B.棧用于存儲(chǔ)運(yùn)算符，根據(jù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行計(jì)算C.棧在表達(dá)式求值中作用不大，主要依靠復(fù)雜的算法來(lái)實(shí)現(xiàn)D.表達(dá)式求值不需要使用棧，直接按照順序計(jì)算即可2、設(shè)計(jì)一個(gè)通信系統(tǒng)中的分集接收方案，分析分集合并方式對(duì)系統(tǒng)性能的影響。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的音頻均衡系統(tǒng)，能夠根據(jù)用戶需求對(duì)音頻頻譜進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。4、考慮到一個(gè)圖像識(shí)別系統(tǒng)，需要對(duì)圖像中的像素進(jìn)行快速的鄰域訪問和操作，以檢測(cè)圖像的特征。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以有效地支持這種鄰域操作？（）A.二維數(shù)組B.十字鏈表C.鄰接表D.矩陣5、二叉樹在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中具有重要地位。以下關(guān)于二叉樹應(yīng)用的敘述，不正確的是：（）A.二叉樹可以用于實(shí)現(xiàn)二叉搜索樹，提高查找效率B.二叉樹可以用于表達(dá)式的存儲(chǔ)和計(jì)算C.二叉樹可以用于實(shí)現(xiàn)哈夫曼編碼，進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮D.二叉樹只能用于存儲(chǔ)和處理數(shù)值型數(shù)據(jù)6、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的光電編碼器接口電路，能夠準(zhǔn)確讀取編碼器的輸出信號(hào)，用于位置測(cè)量，闡述電路原理和接口程序。7、考慮到一個(gè)算法的時(shí)間復(fù)雜度分析，假設(shè)有一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)操作，其平均時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)，但在最壞情況下可能達(dá)到O(n)。在實(shí)際應(yīng)用中，如果對(duì)操作的性能要求較高，以下哪種策略可能是合適的？（）A.接受最壞情況，不做額外優(yōu)化B.嘗試改進(jìn)算法，降低最壞情況的時(shí)間復(fù)雜度C.增加硬件資源以應(yīng)對(duì)最壞情況D.更換數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)8、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等基本動(dòng)作，并可通過遙控器進(jìn)行控制。9、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，排序算法用于將元素按照特定的順序排列。以下關(guān)于排序算法的描述，不正確的是：（）A.冒泡排序通過不斷比較相鄰元素并交換位置，將最大的元素逐步“冒泡”到末尾B.插入排序?qū)⒋判蛟夭迦氲揭雅判虿糠值倪m當(dāng)位置，適用于小規(guī)模數(shù)據(jù)C.快速排序通過選擇一個(gè)基準(zhǔn)元素，將數(shù)據(jù)分為兩部分，然后對(duì)兩部分分別遞歸排序D.所有排序算法的時(shí)間復(fù)雜度在最好、平均和最壞情況下都是相同的，不受數(shù)據(jù)分布的影響10、考慮一個(gè)在線投票系統(tǒng)，需要實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)每個(gè)選項(xiàng)的投票數(shù)量，并能夠快速返回得票最多的選項(xiàng)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以有效地支持這個(gè)功能？（）A.數(shù)組，存儲(chǔ)每個(gè)選項(xiàng)的票數(shù)B.鏈表，記錄投票信息C.哈希表，將選項(xiàng)作為鍵，票數(shù)作為值D.最大堆，始終保持最大票數(shù)在堆頂11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于RFID技術(shù)的門禁系統(tǒng)，能夠識(shí)別合法的RFID標(biāo)簽并控制門的開關(guān)，描述系統(tǒng)的硬件組成和軟件流程。12、設(shè)計(jì)一個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）驅(qū)動(dòng)電路，使其能夠穩(wěn)定發(fā)光，具有亮度調(diào)節(jié)功能，并分析其效率和可靠性。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的積分器電路，積分時(shí)間常數(shù)可調(diào)，用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信和協(xié)同控制，闡述總線協(xié)議和系統(tǒng)架構(gòu)。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM8的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，采用PWM控制方式，能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)和調(diào)速功能，描述系統(tǒng)組成和控制算法。16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的視頻圖像處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖像的縮放、旋轉(zhuǎn)等功能，給出硬件設(shè)計(jì)和圖像處理算法。17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee的智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)貨物的入庫(kù)、出庫(kù)、庫(kù)存盤點(diǎn)等功能，并實(shí)時(shí)更新庫(kù)存信息。18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙5.0技術(shù)的智能家居設(shè)備組網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通和協(xié)同工作。19、設(shè)計(jì)一個(gè)使用硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)數(shù)字邏輯功能的模塊，如狀態(tài)機(jī)，進(jìn)行功能仿真和綜合。20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的儀表放大器電路，增益可調(diào)，共模抑制比大于100dB。21、假設(shè)正在實(shí)現(xiàn)一個(gè)文件系統(tǒng)，需要快速查找文件的目錄信息，并且支持文件和目錄的添加、刪除和修改操作。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合用于存儲(chǔ)目錄結(jié)構(gòu)的？（）A.平衡二叉樹，保持查找效率平衡B.紅黑樹，自平衡的二叉搜索樹C.B樹，適合外存存儲(chǔ)和大量數(shù)據(jù)查找D.哈希表，快速定位目錄項(xiàng)22、設(shè)計(jì)一個(gè)帶阻濾波器電路，中心頻率為800Hz，帶寬為100Hz，通帶波紋小于0.5dB，阻帶衰減不小于50dB，輸入信號(hào)頻率范圍為0-1kHz。23、以下哪種排序算法在平均情況下和最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度差異最大？（）A.冒泡排序B.插入排序C.快速排序D.選擇排序24、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表擴(kuò)展電路，能夠增加電壓表的測(cè)量范圍和精度，并且具有自動(dòng)量程切換功能。25、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的音頻濾波系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)音頻信號(hào)的低通、高通、帶通和帶阻濾波，濾波參數(shù)可調(diào)節(jié)。二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋如何合并兩個(gè)有序鏈表為一個(gè)有序鏈表，分析算法的步驟和時(shí)間復(fù)雜度。2、（本題5分）解釋什么是可持久化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并舉例說明其應(yīng)用。3、（本題5分）詳細(xì)闡述如何在一個(gè)帶權(quán)無(wú)向圖中計(jì)算所有頂點(diǎn)對(duì)之間路徑長(zhǎng)度的方差。4、（本題5分）解釋什么是優(yōu)先隊(duì)列，并說明其常見的實(shí)現(xiàn)方式。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，計(jì)算給定帶權(quán)有向圖中源點(diǎn)到所有頂點(diǎn)的最短路徑的平均長(zhǎng)度，輸出平均長(zhǎng)度。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用隊(duì)列實(shí)現(xiàn)層次遍歷二叉樹，并輸出每層節(jié)點(diǎn)的值。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，用二叉搜索樹存儲(chǔ)學(xué)生的考試成績(jī)，實(shí)現(xiàn)成績(jī)的插入、查詢、統(tǒng)計(jì)等功能。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，對(duì)一個(gè)二叉排序樹進(jìn)行中序遍歷的非遞歸實(shí)現(xiàn)。5、（本題5分）在平衡二叉搜索樹中，設(shè)計(jì)降低樹高度的調(diào)整策略，并分析效果。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某在線寵物領(lǐng)養(yǎng)平臺(tái)需要記錄寵物的信息、領(lǐng)養(yǎng)人的申請(qǐng)和審核狀態(tài)。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，確保寵物能夠找到合適的領(lǐng)養(yǎng)家庭。2、（本題10分）一家物流公司的配送中心需要管理貨物的配送信息，包括配送單號(hào)、貨物信息、收件人信息、配送員信息、配送狀態(tài)、預(yù)計(jì)送達(dá)時(shí)間等。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)配送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)配送信息的快速查詢、狀態(tài)更新、人員調(diào)度，并統(tǒng)計(jì)按時(shí)送達(dá)率。3、（本題10分）一個(gè)在線音樂平臺(tái)的歌單管理系統(tǒng)需要對(duì)用戶創(chuàng)