學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁武漢設(shè)計(jì)工程學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》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25個(gè)小題，每小題1分，共25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)數(shù)字電路中競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象的檢測(cè)和消除電路，分析其對(duì)電路性能的改善效果。2、根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電視廣播發(fā)射系統(tǒng)，能夠?qū)⒁曨l和音頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制并發(fā)射出去。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的差分放大器電路，共模抑制比不小于80dB，用于放大差分信號(hào)并抑制共模干擾。4、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，假設(shè)需要存儲(chǔ)和操作一個(gè)學(xué)生成績的集合，并且能夠快速查找某個(gè)學(xué)生的成績、計(jì)算平均成績等操作。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的（）A.棧B.隊(duì)列C.二叉搜索樹D.哈希表5、設(shè)計(jì)一個(gè)光通信收發(fā)系統(tǒng)，包括光源的驅(qū)動(dòng)電路、光探測(cè)器的接收電路以及信號(hào)處理電路，評(píng)估系統(tǒng)的性能指標(biāo)。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Wi-Fi技術(shù)的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視頻的采集、傳輸和實(shí)時(shí)觀看，描述系統(tǒng)的硬件組成和軟件實(shí)現(xiàn)。7、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫的索引結(jié)構(gòu)，需要支持快速的等值查詢、范圍查詢和排序操作。在這種情況下，以下哪種索引結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.B樹索引，平衡樹結(jié)構(gòu)，適用于多種查詢B.哈希索引，快速等值查詢，但不支持范圍查詢C.位圖索引，適合處理布爾值屬性的查詢D.全文索引，用于文本內(nèi)容的搜索8、設(shè)計(jì)一個(gè)5V轉(zhuǎn)±12V的DC-DC電源轉(zhuǎn)換電路，輸出電流不小于0.5A，給出原理圖和元件選型。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬乘法器的乘法型數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），分析其性能和誤差。10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于深度學(xué)習(xí)的數(shù)字圖像分類系統(tǒng)，分析模型的準(zhǔn)確性和泛化能力。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于LDO的低壓差線性穩(wěn)壓器，輸出電壓為3.3V，最大輸出電流為1A，給出電路原理圖和性能分析。12、利用射頻電路設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星通信接收前端，包括低噪聲放大器、下變頻器等部分，給出性能指標(biāo)和實(shí)現(xiàn)方案。13、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以快速查找兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間是否存在路徑的圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下哪種表示方法和搜索算法的組合最適合？（）A.鄰接矩陣和深度優(yōu)先搜索B.鄰接表和廣度優(yōu)先搜索C.鄰接矩陣和廣度優(yōu)先搜索D.鄰接表和深度優(yōu)先搜索14、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的直流穩(wěn)壓電源，輸出電壓為+5V、+12V和-12V，最大輸出電流為1A，電壓調(diào)整率小于1%，負(fù)載調(diào)整率小于5%。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ARM的嵌入式圖像識(shí)別系統(tǒng)，能夠?qū)μ囟繕?biāo)進(jìn)行識(shí)別和分類，闡述系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和算法實(shí)現(xiàn)。16、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻均衡器擴(kuò)展電路，能夠增加均衡器的頻段數(shù)量和調(diào)節(jié)精度，并且具有預(yù)設(shè)模式。17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電傳感器的自動(dòng)門控制系統(tǒng)，當(dāng)有人靠近時(shí)自動(dòng)開門，一段時(shí)間后自動(dòng)關(guān)門。18、設(shè)計(jì)一個(gè)射頻電路中的濾波器性能優(yōu)化方案，包括帶寬、插入損耗和帶外抑制等指標(biāo)。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字頻率合成器，輸出頻率穩(wěn)定度優(yōu)于10^-6，相位噪聲低于-100dBc/Hz@1kHz。20、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的程控交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)若干用戶之間的通話連接和切換，考慮通話質(zhì)量和資源分配等問題。21、設(shè)計(jì)一個(gè)用于智能音箱的語音處理模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)語音喚醒、識(shí)別和合成，給出系統(tǒng)架構(gòu)和算法實(shí)現(xiàn)。22、設(shè)計(jì)一個(gè)基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能溫室控制系統(tǒng)，能夠精確控制溫室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，提高作物產(chǎn)量。23、樹是一種非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有層次關(guān)系。以下關(guān)于樹的描述，不正確的是：（）A.二叉樹的每個(gè)節(jié)點(diǎn)最多有兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)，分為左子節(jié)點(diǎn)和右子節(jié)點(diǎn)B.二叉搜索樹的左子樹中的節(jié)點(diǎn)值小于根節(jié)點(diǎn)值，右子樹中的節(jié)點(diǎn)值大于根節(jié)點(diǎn)值，便于快速查找、插入和刪除C.平衡二叉樹通過自動(dòng)調(diào)整保持樹的平衡，提高了查找效率，但插入和刪除操作相對(duì)復(fù)雜D.樹的遍歷方式包括前序遍歷、中序遍歷和后序遍歷，且每種遍歷方式的時(shí)間復(fù)雜度都是相同的，與樹的結(jié)構(gòu)無關(guān)24、哈夫曼樹是一種最優(yōu)二叉樹，常用于數(shù)據(jù)壓縮。以下關(guān)于哈夫曼樹的特點(diǎn)，錯(cuò)誤的是（）A.帶權(quán)路徑長度最小B.沒有度為1的節(jié)點(diǎn)C.權(quán)值越大的節(jié)點(diǎn)離根節(jié)點(diǎn)越近D.哈夫曼樹的構(gòu)建過程是唯一的25、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個(gè)交通流量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，能夠?qū)Φ缆飞系能囕v數(shù)量進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和分析。二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）比較冒泡排序和快速排序在不同規(guī)模數(shù)據(jù)下的性能表現(xiàn)，并分析原因。2、（本題5分）詳細(xì)闡述如何在一個(gè)具有n個(gè)元素的無序鏈表中，使用歸并排序算法進(jìn)行排序，給出算法步驟和時(shí)間復(fù)雜度分析。3、（本題5分）論述在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的有向圖中，如何計(jì)算強(qiáng)連通分量。4、（本題5分）解釋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中棧的應(yīng)用場景，如表達(dá)式的前綴、中綴、后綴轉(zhuǎn)換等，并說明其原理。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）基于AVL樹和廣度優(yōu)先搜索算法，設(shè)計(jì)一個(gè)程序，在一個(gè)社交網(wǎng)絡(luò)中找出某個(gè)用戶的所有二度好友。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，判斷給定圖中兩個(gè)頂點(diǎn)是否在同一個(gè)連通分量中，輸出判斷結(jié)果。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)大根堆，用于管理電商平臺(tái)的商品庫存，能夠根據(jù)銷量對(duì)商品進(jìn)行排序，實(shí)現(xiàn)商品的入庫、出庫和庫存查詢功能。4、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法，對(duì)一個(gè)矩陣進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，用平衡二叉樹存儲(chǔ)股票的價(jià)格數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)快速的價(jià)格查詢和更新操作。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某在線圖書館的圖書借閱系統(tǒng)需要記錄圖書的借閱者、借閱時(shí)間、應(yīng)還時(shí)間、是否逾期等信息。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理圖書借閱情況，支持借閱、歸還、續(xù)借等操作，能夠及時(shí)提醒借閱者歸還圖書并統(tǒng)計(jì)圖書的借閱頻率。2、（本題10分）在一個(gè)在線電影票務(wù)系統(tǒng)中，需要管理電影院信息、影片排片、座位預(yù)訂和票房統(tǒng)計(jì)等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，支持電影院和影片的添加、刪除和修改，座位的預(yù)訂和取消，票