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《數據結構》2023-2024學年第二學期期末試卷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、想象一個網絡數據包的緩存系統，數據包按照到達的先后順序存儲，并且當緩存滿時需要刪除最早到達的數據包。以下哪種數據結構適合實現這個緩存？（）A.循環隊列，能夠實現先進先出，并且容易判斷滿和空的狀態B.棧，后進先出，不符合數據包的處理順序C.優先隊列，根據優先級處理，不適合按到達順序處理D.圖，用于表示復雜的關系，不適合簡單的數據包緩存2、設計一個通信系統中的信道編碼模塊，實現某種糾錯編碼算法，分析其糾錯能力和編碼效率。3、利用電力電子技術設計一個升壓型直流-直流變換器（BoostConverter），并對其性能進行測試和優化。4、利用數字邏輯電路設計一個數字電壓表，能夠測量直流電壓并以數字形式顯示，給出測量精度和量程。5、設計一個電子秤數據傳輸與加密電路，能夠將電子秤的測量數據安全地傳輸到其他設備，并進行加密保護。6、利用射頻技術設計一個Zigbee無線傳感器網絡節點，用于采集環境數據并進行短距離傳輸。7、設計一個基于藍牙低能耗（BLE）技術的健康監測手環，能夠采集心率、血壓、步數等生理數據，并將數據傳輸到手機APP。8、考慮到一個分布式緩存系統，需要在多個節點之間同步數據，并處理節點的加入和離開。為了實現可靠的數據同步和容錯，以下哪種數據結構和技術可能會被用到？（）A.一致性哈希B.分布式鎖C.分布式事務D.分布式隊列9、考慮一個有向無環圖（DAG），假設需要對其進行拓撲排序。以下關于拓撲排序的結果，哪個說法是正確的（）A.結果是唯一的B.結果可能不唯一C.不存在拓撲排序D.以上說法都不對10、設計一個鎖相環（PLL）頻率合成器，輸出特定頻率的穩定信號，分析其相位噪聲和鎖定時間。11、在數據結構的性能評估中，除了時間復雜度和空間復雜度，還有其他指標。關于這些評估指標，以下描述哪一項是不正確的？（）A.平均查找長度常用于評估查找算法的性能B.算法的穩定性也是一個重要的評估指標，特別是在排序算法中C.數據結構的可維護性和可讀性在實際應用中通常不重要D.對于特定的應用場景，還需要考慮數據結構與其他部分的集成和協作效率12、設計一個基于PLC的紡織廠織布機控制系統，實現織布機的速度控制、張力調節和故障診斷。13、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。14、在鏈表這種數據結構中，節點通過指針相互連接。假設需要頻繁地在鏈表的頭部或中間插入和刪除元素。以下哪種鏈表結構可能是最合適的選擇（）A.單向鏈表B.雙向鏈表C.循環鏈表D.靜態鏈表15、設計一個基于單片機的智能電表系統，能夠準確測量電能消耗，并具有數據存儲、遠程通信等功能。16、設計一個基于微波技術的車載雷達測速系統，能夠準確測量車輛行駛速度。17、在哈希表中，裝填因子是一個重要的概念，以下關于裝填因子的描述，正確的是：（）A.裝填因子是哈希表中已存儲元素的數量與表的容量之比B.裝填因子越大，哈希沖突的概率越小，查找效率越高C.裝填因子對哈希表的性能沒有影響，可以忽略不計D.為了提高哈希表的性能，裝填因子應該盡量設置得小一些18、設計一個數字音頻處理系統，能夠實現音頻的采集、編碼、存儲和播放，具備一定的音頻特效處理功能。19、設計一個衛星導航系統中的差分定位數據處理模塊，分析定位精度的提升效果。20、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21、設計一個提高通信系統信道容量的方案，考慮采用新的技術和方法，評估方案的可行性和有效性。22、設計一個數字信號調制解調多模式電路，能夠支持多種調制解調方式，提高通信的靈活性。23、設計一個數字電路中的可編程邏輯陣列（PLA）實現邏輯函數的方案，分析資源利用率。24、設計一個數字電壓表校準電路，能夠對數字電壓表進行校準，提高測量精度。25、設計一個基于數字信號處理器（DSP）和攝像頭的運動目標檢測系統，實時檢測視頻中的運動目標。26、設計一個基于數字圖像處理的目標跟蹤系統，能夠在視頻中實時跟蹤特定目標的運動軌跡。27、設計一個基于555定時器的脈沖發生器，輸出脈沖頻率和占空比可調，說明電路原理和調試要點。28、運用集成電路知識，設計一款用于智能手機的攝像頭圖像處理芯片，具備圖像增強、降噪和色彩校正功能。29、設計一個音頻混音器電路，能夠將多路音頻信號混合輸出，給出電路結構和參數調整方法。30、設計一個簡單的無線通信收發系統，工作在特定頻段，采用合適的調制解調方式，實現短距離的數據傳輸，并分析其性能。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）一個在線考試系統需要記錄學生的答題情況、得分和考試時間。設計合適的數據結構來存儲這些數據，能夠快速地統計考試結果、分析學生的薄弱環節。3、（本題5分）一個在線視頻會議系統需要對參會人員的狀態和發言順序進行管理。參會人員信息包括人員編號、姓名、狀態（在線/離線）、發言順序等。這些信息以三元組表的形式存儲。請設計算法實現以下功能：（1）查詢在線參會人員名單；（2）調整參會人員的發言順序；（3）人員離線時更新狀態；（4）統計發言次數超過一定閾值的人員數量。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。4、（本題5分）一個科研項目管理系統需要對項目的進展情況和參與人員進行跟蹤。項目信息包括項目編號、項目名稱、負責人、起止時間、進展狀態等，參與人員信息包括人員編號、姓名、參與項目等。這些信息以十字鏈表的形式存儲。請設計算法實現以下功能：（1）查詢某個項目的詳細信息；（2）添加新的項目或人員；（3）刪除已完成的項目或離職人員；（4）統計每個負責人負責的項目數量。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。5、（本題5分）在一個在線招聘系統中，需要管理企業招聘信息、求職者簡歷、面試安排和錄用結果等。設計一種數據結構來存儲這些信息，支持企業招聘信息的發布和更新，求職者簡歷的投遞和篩選，面試的安排和記錄，以及錄用結果的通知，并能夠實現人才庫的建立和智能匹配推薦。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）對于一個具有n個元素的數組，如何使用希爾排序算法處理逆序對較多的數據？2、（本題5分）對于一個棧結構，解釋棧頂指針和棧底指針的作用，以及如何通過這兩個指針實現棧的基本操作。3、（本題5分）詳細說明如何在一個具有n個元素的鏈表中，使用插入排序算法進行排序，并分析其時間復雜度和空間復雜度。4、（本題5分）深入分析在一個具有n個元素的鏈表中，如何查找中間節點。5、（本題5分）詳細論述在一個具有n