站名：站名：年級(jí)專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁，共1頁沈陽工程學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)原理》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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、設(shè)計(jì)一個(gè)基于CAN總線的汽車電子控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、制動(dòng)系統(tǒng)等部件的監(jiān)測和控制。2、在一個(gè)圖像處理軟件中，需要對圖像的像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行操作，如快速找到相鄰像素的最大值、最小值等，并能夠高效地進(jìn)行區(qū)域填充。對于這樣的圖像數(shù)據(jù)處理需求，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最有用的？（）A.二維數(shù)組，直接對應(yīng)圖像的像素矩陣B.二叉樹，對像素值進(jìn)行排序和查找C.圖，表示像素之間的關(guān)系D.哈希表，快速定位特定像素的信息3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的物料分揀系統(tǒng)，能夠根據(jù)物料的顏色、形狀等特征自動(dòng)進(jìn)行分揀。4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖像的邊緣檢測和增強(qiáng)功能，給出硬件設(shè)計(jì)和仿真結(jié)果。5、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于農(nóng)業(yè)溫室的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，包括溫度、濕度、光照和二氧化碳濃度等。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的差分放大器電路，具有高共模抑制比和低噪聲特性。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字濾波器的信號(hào)降噪系統(tǒng)，能夠有效去除輸入信號(hào)中的噪聲，提高信號(hào)質(zhì)量。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ADC和微控制器的氣體濃度檢測系統(tǒng)，能夠檢測多種常見氣體（如CO、CO?、CH?等）的濃度。9、使用集成電路設(shè)計(jì)一個(gè)比較器，給出比較精度和響應(yīng)時(shí)間等性能指標(biāo)，并進(jìn)行電路實(shí)現(xiàn)和測試。10、設(shè)計(jì)一個(gè)射頻識(shí)別系統(tǒng)中的防碰撞算法實(shí)現(xiàn)方案，分析算法的效率和系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙5.0的音頻傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的無線音頻傳輸，傳輸距離不小于20米，支持雙聲道。12、利用射頻電路設(shè)計(jì)一個(gè)Wi-Fi信號(hào)放大器，增強(qiáng)特定區(qū)域內(nèi)的Wi-Fi信號(hào)覆蓋。13、設(shè)計(jì)一個(gè)通信系統(tǒng)中的卷積編碼和解碼電路，分析其糾錯(cuò)性能和對系統(tǒng)誤碼率的改善效果。14、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的語音識(shí)別系統(tǒng)，能夠識(shí)別特定的語音指令，并執(zhí)行相應(yīng)的操作，如開燈、關(guān)燈、播放音樂等。15、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的數(shù)字圖像加密和解密系統(tǒng)，采用加密算法保證圖像安全，給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)和加密效果評(píng)估。二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）闡述如何在一個(gè)具有n個(gè)元素的雙向鏈表中，進(jìn)行查找操作，并分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）詳細(xì)說明在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)和e條邊的無向圖中，如何使用深度優(yōu)先搜索算法判斷圖是否連通，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。3、（本題5分）詳細(xì)說明二叉搜索樹的性質(zhì)，并闡述在二叉搜索樹中進(jìn)行插入和刪除操作時(shí)需要注意的問題。4、（本題5分）解釋并查集中路徑壓縮的原理和作用，并說明如何實(shí)現(xiàn)路徑壓縮優(yōu)化。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)在線房產(chǎn)中介系統(tǒng)需要管理房源信息、房東信息、租客需求、租賃合同等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)房源的發(fā)布、租客需求的匹配、合同的簽訂和管理，能夠保障交易的安全和透明。2、（本題5分）某城市的公交卡充值管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)充值記錄，包括充值編號(hào)、卡號(hào)、充值金額、充值時(shí)間等。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)快速查找特定卡號(hào)的充值記錄、按照充值金額對記錄進(jìn)行排序、新增充值、刪除錯(cuò)誤充值記錄。請確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實(shí)現(xiàn)，同時(shí)討論性能優(yōu)化策略。3、（本題5分）某在線學(xué)習(xí)平臺(tái)需要管理課程的章節(jié)和學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，課程章節(jié)包括章節(jié)ID、章節(jié)名稱、課程ID、內(nèi)容，學(xué)習(xí)進(jìn)度包括學(xué)生ID、章節(jié)ID、學(xué)習(xí)時(shí)間、完成狀態(tài)。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，能夠快速查詢學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、統(tǒng)計(jì)章節(jié)的完成率，并為學(xué)生推薦未學(xué)習(xí)的章節(jié)。4、（本題5分）某音樂平臺(tái)需要對用戶的播放記錄和收藏歌曲進(jìn)行管理。用戶信息包括用戶ID、播放歷史、收藏歌曲等。考慮使用左偏樹來存儲(chǔ)這些信息。請?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢用戶最近播放的歌曲；（2）添加用戶新的播放記錄或收藏歌曲；（3）刪除用戶不再喜歡的歌曲；（4）按照播放次數(shù)對用戶的歌曲進(jìn)行排序。分析所設(shè)計(jì)算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。5、（本題5分）某醫(yī)院的藥品庫存管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)藥品信息，如藥品編號(hào)、藥品名稱、藥品規(guī)格、庫存數(shù)量、有效期等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定藥品、按照庫存數(shù)量對藥品進(jìn)行排序、進(jìn)行藥品的入庫和出庫操作、提醒即將過期藥品。請?jiān)O(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供代碼實(shí)現(xiàn)和性能分析。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)一個(gè)電商網(wǎng)站的商品退貨原因統(tǒng)計(jì)信息，支持分析退貨原因和改進(jìn)商品質(zhì)量。2、（本題10分）利用隊(duì)列結(jié)構(gòu)