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)安徽大學(xué)江淮學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)》2021-2022學(xué)年第一學(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30個(gè)小題，每小題1分，共30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)電子血壓計(jì)數(shù)據(jù)分析電路，能夠?qū)ρ獕河?jì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)，為醫(yī)療診斷提供參考。2、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于農(nóng)業(yè)的土壤濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)土壤濕度并自動(dòng)控制灌溉設(shè)備。3、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻放大器電路，能夠?qū)⑤斎氲囊纛l信號(hào)進(jìn)行放大，輸出功率不小于10W，失真度小于1%，并具備音量調(diào)節(jié)功能。4、跳表是一種基于鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。關(guān)于跳表的特點(diǎn)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.跳表通過(guò)在鏈表中增加多層索引來(lái)提高查找效率B.插入和刪除操作在平均情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)C.跳表的空間復(fù)雜度比普通鏈表高，但低于平衡二叉搜索樹(shù)D.跳表的性能不受數(shù)據(jù)分布的影響，始終保持較好的查找效率5、在圖的遍歷算法中，深度優(yōu)先搜索（DFS）和廣度優(yōu)先搜索（BFS）是兩種基本方法。關(guān)于這兩種算法，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.DFS從起始節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，沿著一條路徑盡可能深地訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)，然后回溯B.BFS從起始節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，逐層地訪問(wèn)相鄰節(jié)點(diǎn)C.DFS和BFS的時(shí)間復(fù)雜度均與圖的節(jié)點(diǎn)數(shù)量和邊的數(shù)量有關(guān)，通常為O(n+m)，其中n是節(jié)點(diǎn)數(shù)量，m是邊的數(shù)量D.DFS適合用于查找最短路徑，BFS適合用于判斷圖是否連通6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字頻率計(jì)，能夠測(cè)量輸入信號(hào)的頻率，具有較高的測(cè)量精度和較寬的測(cè)量范圍。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于集成電路的溫度傳感器電路，能夠精確測(cè)量環(huán)境溫度，并將溫度值以數(shù)字形式輸出。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ADC的數(shù)據(jù)采集卡，能夠同時(shí)采集8路模擬信號(hào)，采樣頻率不低于100kHz，分辨率為12位。9、隊(duì)列常用于實(shí)現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索算法。在廣度優(yōu)先搜索過(guò)程中，以下關(guān)于隊(duì)列的操作，錯(cuò)誤的是（）A.初始時(shí)將起始節(jié)點(diǎn)入隊(duì)B.取出隊(duì)頭節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展，并將其相鄰未訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)入隊(duì)C.隊(duì)列為空時(shí)，搜索結(jié)束D.節(jié)點(diǎn)入隊(duì)和出隊(duì)的順序不影響搜索結(jié)果10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于USBPD協(xié)議的快速充電器，能夠根據(jù)設(shè)備需求提供合適的電壓和電流，包括電路設(shè)計(jì)和協(xié)議實(shí)現(xiàn)。11、在排序算法的穩(wěn)定性方面，插入排序是一種穩(wěn)定的排序算法。這意味著在排序過(guò)程中（）A.相同元素的相對(duì)順序不會(huì)改變B.排序速度較快C.不需要額外的存儲(chǔ)空間D.以上都不是12、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以動(dòng)態(tài)調(diào)整大小的有序數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且支持高效的插入、刪除和查找操作，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.平衡二叉搜索樹(shù)，如AVL樹(shù)或紅黑樹(shù)，能保持平衡，操作效率高B.鏈表，插入和刪除方便，但查找效率低C.數(shù)組，動(dòng)態(tài)調(diào)整大小復(fù)雜，且插入和刪除操作可能導(dǎo)致大量元素移動(dòng)D.棧，不符合有序和動(dòng)態(tài)調(diào)整的要求13、設(shè)計(jì)一個(gè)具有相位補(bǔ)償功能的放大器電路，提高電路的穩(wěn)定性和帶寬，給出電路設(shè)計(jì)和相位補(bǔ)償分析。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像增強(qiáng)系統(tǒng)，能夠提高圖像的對(duì)比度和亮度，說(shuō)明算法和硬件實(shí)現(xiàn)。15、根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的前端電路，能夠接收和解碼衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)。16、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線遙控器多功能電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多個(gè)電器設(shè)備的控制，并且具有定時(shí)和場(chǎng)景模式功能。17、在樹(shù)型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，二叉樹(shù)是一種重要的類型。關(guān)于二叉樹(shù)的性質(zhì)，以下正確的是：（）A.一棵深度為k的滿二叉樹(shù)，其節(jié)點(diǎn)總數(shù)為2^k-1B.二叉樹(shù)的中序遍歷結(jié)果是節(jié)點(diǎn)值的升序排列（假設(shè)節(jié)點(diǎn)值為整數(shù)）C.任何一棵二叉樹(shù)，其葉子節(jié)點(diǎn)數(shù)一定等于度為2的節(jié)點(diǎn)數(shù)加1D.二叉樹(shù)的前序遍歷和后序遍歷結(jié)果一定不同18、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)多功能電路，能夠同時(shí)測(cè)量頻率、周期、占空比等參數(shù)，并且具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和打印功能。19、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線通信衰落信道的模擬模型，能夠產(chǎn)生不同類型的衰落信號(hào)，用于系統(tǒng)性能測(cè)試。20、假設(shè)在一個(gè)操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理中，需要?jiǎng)討B(tài)地分配和回收內(nèi)存塊，并且避免內(nèi)存碎片的產(chǎn)生。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可以用于實(shí)現(xiàn)有效的內(nèi)存管理？（）A.伙伴系統(tǒng)B.分頁(yè)存儲(chǔ)管理C.分段存儲(chǔ)管理D.段頁(yè)式存儲(chǔ)管理21、設(shè)計(jì)一個(gè)電子秤數(shù)據(jù)傳輸與加密電路，能夠?qū)㈦娮映拥臏y(cè)量數(shù)據(jù)安全地傳輸?shù)狡渌O(shè)備，并進(jìn)行加密保護(hù)。22、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，測(cè)量范圍為0至200V，采用分壓電阻實(shí)現(xiàn)，精度為1V，說(shuō)明硬件電路和軟件算法。23、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的SPI通信接口模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)與外部設(shè)備的高速數(shù)據(jù)傳輸，給出硬件描述和測(cè)試方法。24、對(duì)于一個(gè)需要快速計(jì)算一個(gè)字符串的所有子串的問(wèn)題，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最有效的？（）A.后綴數(shù)組和相關(guān)算法B.前綴樹(shù)和遍歷C.鏈表和字符串操作D.數(shù)組和循環(huán)25、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ARM處理器的智能家居控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)燈光、窗簾、空調(diào)等設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和智能調(diào)節(jié)，說(shuō)明系統(tǒng)架構(gòu)和通信協(xié)議。26、設(shè)計(jì)一個(gè)用于智能音箱的語(yǔ)音處理模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音喚醒、識(shí)別和合成，給出系統(tǒng)架構(gòu)和算法實(shí)現(xiàn)。27、設(shè)計(jì)一個(gè)基于音頻運(yùn)放的耳機(jī)均衡器，能夠?qū)Σ煌l段的音頻進(jìn)行獨(dú)立的增益調(diào)節(jié)。28、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻分頻器電路，將音頻信號(hào)分為高音、中音和低音，給出電路結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)計(jì)算。29、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像壓縮系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)JPEG壓縮算法，給出硬件設(shè)計(jì)和資源占用情況。30、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能車庫(kù)門(mén)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)車庫(kù)門(mén)的自動(dòng)開(kāi)關(guān)、遠(yuǎn)程控制和防夾保護(hù)功能。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某城市的交通流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要對(duì)各個(gè)路口的車流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。路口信息和車流量數(shù)據(jù)以廣義表的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）統(tǒng)計(jì)某個(gè)時(shí)間段內(nèi)某個(gè)路口的車流量；（2）找出車流量最大的路口；（3）當(dāng)路口設(shè)置發(fā)生變化時(shí)，更新數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；（4）按照車流量對(duì)路口進(jìn)行排序。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）在一個(gè)在線投票系統(tǒng)中，需要記錄每個(gè)投票選項(xiàng)的票數(shù)，并實(shí)時(shí)顯示投票結(jié)果。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠高效地處理投票操作，防止重復(fù)投票，并快速地統(tǒng)計(jì)和展示投票結(jié)果。3、（本題5分）一個(gè)學(xué)校的考場(chǎng)安排管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)考場(chǎng)的信息，如考場(chǎng)編號(hào)、考場(chǎng)位置、容納人數(shù)、考試科目、考試時(shí)間等。系統(tǒng)要支持快速查找特定考場(chǎng)、按照容納人數(shù)對(duì)考場(chǎng)進(jìn)行排序、新增考場(chǎng)安排、修改考試時(shí)間、刪除不再使用的考場(chǎng)。請(qǐng)選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說(shuō)明算法和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能評(píng)估。4、（本題5分）在一個(gè)社交媒體平臺(tái)中，需要管理用戶的關(guān)注關(guān)系和發(fā)布的動(dòng)態(tài)信息。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)用戶之間的關(guān)注關(guān)系和動(dòng)態(tài)信息，支持快速查詢用戶的關(guān)注者和被關(guān)注者列表，以及獲取用戶發(fā)布的最新動(dòng)態(tài)，并能夠高效地推送動(dòng)態(tài)給關(guān)注者。5、（本題5分）某醫(yī)院的藥品庫(kù)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(kù)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(kù)存數(shù)量對(duì)藥品進(jìn)行排序、進(jìn)行藥品的入庫(kù)和出庫(kù)操作、提醒即將過(guò)期藥品。請(qǐng)?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。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋什么是AVL樹(shù)，并說(shuō)明其在保持平衡方面的調(diào)整策略。2、（本題5分）描述二叉樹(shù)的層次遍歷方法，并說(shuō)明其實(shí)現(xiàn)思路。3、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明選擇排序算法中如何避免不必要的比較。4、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明如何在一個(gè)無(wú)向圖中進(jìn)行最短路徑的動(dòng)態(tài)更新，當(dāng)邊的權(quán)值發(fā)生變化時(shí)，給