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1頁，共3頁河北交通職業技術學院

《數據結構及實驗》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批閱人一、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、設計一個基于單片機的太陽能充電控制器，能夠實現對太陽能電池板的最大功率跟蹤和蓄電池的充電管理。2、設計一個基于藍牙4.0技術的智能血壓計，能夠實時監測血壓變化，并提供健康建議。3、在實際應用中，常常需要對數據結構進行優化。以下關于數據結構優化的描述，錯誤的是：（）A.可以通過選擇合適的存儲結構來提高性能B.可以通過改進算法來降低操作的時間復雜度C.優化數據結構一定會增加代碼的復雜性D.優化需要綜合考慮性能、可讀性和可維護性4、設計一個無線通信模塊抗干擾與加密電路，能夠提高無線通信的抗干擾能力，并對通信數據進行加密保護。5、設計一個簡單的機器人手臂控制系統，能夠實現多個關節的運動控制，包括電機驅動和位置反饋控制，闡述控制算法和系統實現。6、利用數字電路技術，設計一個電梯控制系統，實現電梯的上下運行、樓層停靠和超載報警等功能。7、設計一個基于單片機的智能車庫門控制系統，能夠通過遙控器和手機APP控制車庫門的開關。8、設計一個基于FPGA的數字信號調制解調系統，支持多種調制方式如QAM、OFDM等，給出硬件實現和性能測試。9、在數據結構中，數組是一種常見的存儲結構。關于數組的特點和應用，以下描述不正確的是（）A.數組的元素在內存中是連續存儲的，便于隨機訪問B.數組的大小在定義后通常不能改變C.二維數組在內存中是按行優先或列優先的順序存儲的D.數組只能用于存儲相同類型的數據，不能存儲不同類型的數據10、設計一個基于模擬濾波器和數字濾波器組合的信號濾波系統，有效濾除多種類型的噪聲。11、插入排序也是一種簡單的排序算法，它將未排序的元素逐個插入到已排序的部分中。在平均情況下，插入排序的時間復雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(logn)12、設計一個音頻均衡器電路，能夠對輸入的音頻信號進行不同頻段的增益調節，以改善音頻質量。13、設計一個液晶顯示的驅動電源，能夠提供穩定的電壓和電流，具有過壓、過流保護功能。14、基于通信中的信道編碼和譯碼技術設計一個可靠的通信系統，提高數據傳輸的糾錯能力。15、設計一個基于FPGA的數字頻率計，能夠測量輸入信號的頻率，具有較高的測量精度和較寬的測量范圍。16、設計一個基于FPGA的高速數據加密系統，支持AES或RSA加密算法，給出硬件實現和性能分析。17、設計一個基于LoRa技術的遠程無線數據傳輸系統，實現遠距離的數據通信，描述系統的硬件組成和軟件協議。18、設計一個簡單的電力線通信系統，能夠在電力線上實現數據傳輸，包括調制解調電路和通信協議。19、假設在一個算法競賽中，需要在有限的時間內解決一個涉及大量數據處理和復雜邏輯的問題。在選擇數據結構時，以下哪個因素通常是最關鍵的考慮因素？（）A.空間復雜度B.時間復雜度C.代碼實現的難度D.數據結構的通用性20、設計一個基于運算放大器的電流源電路，輸出電流穩定，精度高，可調節范圍寬。21、假設要實現一個字典數據結構，支持快速的插入、刪除和查找操作，并且能夠存儲大量的數據。以下哪種實現方式可能是最優的？（）A.基于鏈表的實現B.基于數組的實現C.基于哈希表的實現D.基于樹的實現22、平衡二叉樹是為了改進二叉搜索樹在某些情況下性能不佳而提出的。以下關于平衡二叉樹的敘述中，不正確的是（）A.平衡二叉樹通過旋轉操作保持樹的平衡B.平衡二叉樹的左右子樹高度差絕對值不超過1C.插入和刪除操作可能會導致平衡二叉樹失去平衡D.平衡二叉樹的查找效率一定高于二叉搜索樹23、考慮一個在線游戲的玩家排行榜系統，需要根據玩家的得分實時更新排名，并且能夠快速獲取前幾名的玩家信息。以下哪種數據結構和算法的組合可能是最合適的？（）A.用數組存儲玩家信息，每次更新進行全排序B.構建大根堆來存儲玩家得分，便于獲取前幾名C.利用鏈表存儲，通過比較逐個更新排名D.使用二叉搜索樹，根據得分進行排序和查找24、設計一個基于PLC的污水處理控制系統，能夠實現對污水的處理過程進行自動控制，包括加藥、攪拌、沉淀等環節。25、設計一個基于數字信號處理的音頻濾波器，實現對特定頻率范圍的音頻信號進行濾波，分析濾波效果。26、設計一個基于無線通信技術的智能水質監測浮標系統，能夠實時監測水域的水質參數并遠程傳輸。27、設計一個簡單的數字音頻解碼器，能夠解碼常見的音頻格式如MP3、WAV等，給出硬件設計和解碼算法。28、設計一個基于LTC3862的降壓型DC-DC轉換器，輸入電壓為12V，輸出電壓為5V/3A，給出電路設計和效率分析。29、在排序算法中，冒泡排序是一種簡單的排序方法。以下關于冒泡排序的描述，錯誤的是：（）A.冒泡排序通過不斷比較相鄰元素并交換位置來實現排序B.冒泡排序在最壞情況下的時間復雜度為O(n^2)C.冒泡排序是一種穩定的排序算法D.冒泡排序每次都能將最大的元素移動到數組的末尾30、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。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某在線購物平臺的優惠券管理系統需要記錄優惠券信息、發放記錄和使用記錄。優惠券信息包括優惠券ID、優惠券類型、面額、使用條件，發放記錄包括發放ID、優惠券ID、用戶ID、發放時間，使用記錄包括使用ID、優惠券ID、訂單ID、使用時間。設計數據結構來管理優惠券數據，實現優惠券的發放、使用、查詢，并統計優惠券的使用情況和效果。2、（本題5分）一個學校的實驗室設備管理系統需要存儲設備的信息，如設備編號、設備名稱、設備類型、購買日期、使用狀態等。系統要支持快速查找特定設備、按照購買日期對設備進行排序、新增設備、維修設備、報廢設備。請確定恰當的數據結構，并詳細闡述算法和代碼實現，以及性能優化策略。3、（本題5分）一個在線訂餐系統需要處理餐廳的菜單信息、用戶訂單、配送地址和支付狀態。設計合適的數據結構和算法，實現訂單的快速處理和配送優化。4、（本題5分）某在線考試系統需要記錄考生的考試信息，包括考生ID、考試科目、考試時間、答題情況、成績等。請設計合適的數據結構來存儲這些考試數據，實現快速查詢考生成績、按科目統計平均分、分析答題情況，并支持新考試的安排和舊考試數據的歸檔。5、（本題5分）某外賣配送平臺需要根據騎手的位置和訂單信息進行任務分配，確保高效配送。設計合適的數據結構和算法，實現訂單的合理分配和配送路徑規劃。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細說明Trie樹的結構和應用場景，以及如何在Trie樹中進行插入、查找和刪除操作。2、（本題5分）解釋什么是平衡二叉樹，以及常見的平衡二叉樹的調整方法有哪些？3、（本題5分）解釋數據結構中棧的應用場景，如遞歸函數的實現、深度優先搜索的輔助結構等，并說明其原理。4、（本題5分）詳細說明如何將一個具有n個元素的無序數組構建為一個最大堆，并分析其時間復雜度。5、（本題5分）論述