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《數據結構中俄》2023-2024學年第二學期期末試卷院(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25個小題，每小題1分，共25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、設計一個數字信號傳輸中的同步恢復電路，能夠從接收信號中準確恢復出同步信息，分析恢復的精度和穩定性。2、設計一個基于單片機的溫度控制系統，能夠實時采集溫度數據，并通過控制加熱或冷卻裝置將溫度穩定在設定范圍內，要求精度達到±0.5℃。3、設計一個基于模擬開關的音頻切換系統，實現多個音頻輸入源的選擇切換和輸出。4、設計一個基于PLC的風力發電控制系統，實現對風力發電機的轉速、功率等參數的監測和控制。5、設計一個基于D/A轉換器的正弦波信號發生器電路，輸出頻率范圍為10Hz-10kHz，幅度可調，失真度小于5%。6、設計一個基于藍牙的智能手表，能夠顯示時間、計步、監測心率和接收手機通知，描述硬件和軟件設計。7、想象一個需要對大量浮點數進行排序的任務，并且要求排序的穩定性（即相同值的元素相對順序保持不變）。以下哪種排序算法可能是最合適的？（）A.冒泡排序，穩定但效率低B.快速排序，不穩定，效率較高C.歸并排序，穩定且在大數據量時效率較好D.選擇排序，不穩定且效率一般8、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。9、利用電力電子技術設計一個太陽能充電控制器，實現對太陽能電池板輸出的電能進行有效管理和存儲。10、根據數字信號處理理論，設計一個圖像壓縮編碼系統，能夠對圖像進行高效壓縮，同時保持較好的圖像質量。11、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。12、設計一個基于ADC和微控制器的水質監測系統，能夠測量pH值、溶解氧、電導率等水質參數。13、設計一個用于智能手機的充電管理電路，支持快充和普通充電模式，具備過壓、過流和過熱保護功能，闡述電路原理和芯片選型。14、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。15、使用單片機設計一個智能灌溉系統，能夠根據土壤濕度自動控制灌溉設備的開啟和關閉，節約水資源。16、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17、考慮到一個文件系統的目錄結構管理，需要快速查找、插入和刪除文件和文件夾，并能夠方便地遍歷整個目錄層次。以下哪種數據結構適合用于實現文件系統的目錄結構？（）A.三叉樹B.四叉樹C.N叉樹D.線段樹18、在一個電商網站的訂單處理系統中，需要按照訂單生成的時間順序依次處理訂單，同時能夠在任意時刻查看最早未處理的訂單。以下哪種數據結構能夠滿足這種需求？（）A.順序表，按順序存儲訂單，但插入和刪除操作可能導致大量元素移動B.鏈表，便于插入和刪除，但不便于快速獲取最早訂單C.棧，后進先出，不符合訂單處理的順序要求D.隊列，先進先出，符合訂單按時間順序處理的需求19、設計一個數字頻率計電路，能夠測量頻率范圍為1Hz-100MHz的正弦波、方波和脈沖波信號，測量精度不低于0.1%。20、設計一個電子血壓計無線傳輸電路，能夠將血壓計的測量數據通過無線方式傳輸到手機或電腦進行分析和處理。21、設計一個基于藍牙4.2技術的智能手環，能夠監測運動數據（如步數、距離、消耗卡路里等）和睡眠質量。22、假設要實現一個優先級隊列，其中元素的優先級可以動態改變。以下哪種數據結構和操作組合最適合？（）A.最大堆和堆調整操作B.最小堆和堆刪除操作C.鏈表和排序操作D.數組和插入排序操作23、使用集成電路設計一個乘法器，給出乘法運算的速度和精度要求，并進行電路設計和優化。24、考慮哈希沖突的解決方法，開放定址法和鏈地址法是常見的策略。假設一個哈希表的負載較高，容易發生沖突。以下哪種方法在這種情況下可能表現更好（）A.開放定址法B.鏈地址法C.兩種方法效果相同D.無法確定25、設計一個基于單片機的智能垃圾桶，當垃圾裝滿時自動發送信號通知清理。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋什么是后綴樹，并說明其在字符串匹配中的優勢。2、（本題5分）詳細說明如何在一個有序數組中查找第一個大于等于給定值的元素，給出算法步驟和實現代碼，并分析其時間復雜度。3、（本題5分）詳細論述在利用堆進行優先級隊列操作時，如何支持修改元素的優先級，并給出具體的算法步驟和代碼實現。4、（本題5分）說明二叉樹的遍歷算法在二叉樹的平衡檢查優化問題、樹的對稱問題變種中的應用。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個程序，采用選擇排序對學生的體育成績進行從高到低的排序。2、（本題5分）設計一個算法，用鄰接表表示一個帶權有向圖，實現Dijkstra算法求單源最短路徑。3、（本題5分）設計一個程序，以二叉樹的形式表示游戲中的場景地圖，實現場景的查找和路徑規劃功能。4、（本題5分）構建一個算法，在一個鏈表中刪除所有相鄰且值相同的節點。5、（本題5分）設計一個程序，使用圖的數據結構表示城市公交網絡，實現公交線路的規劃和換乘查詢功能。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一個在線游戲的排行榜系統需要記錄玩家的得分和排名信息。玩家信息包括玩家ID、得分、排名。請設計數據結構來實現排行榜的實時更新，能夠快速查詢玩家的排名、計算排名變化，并支持新玩家的加入和舊玩家的退出。2、（本題10分）某醫院的病歷管理系統需要存儲患者的病歷信息，包含患者編號、姓名、性別、年齡、病癥、診斷結果、治療方案等。系統要支持快速檢索特定患者的病歷、按照病癥的嚴重程度對病歷進行排序、添加新的病歷、刪除舊病歷以及更新病歷內容。請選擇恰當的數據結構，并詳細說明如何實現這些功能，包括算法思路和代碼實現，以及性能評估