學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁南昌航空大學(xué)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷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(shè)計一個音頻信號頻譜分析儀，能夠顯示音頻信號的頻譜圖，給出硬件設(shè)計和頻譜分析算法。2、設(shè)計一個基于FPGA的圖像銳化系統(tǒng)，能夠增強圖像的邊緣和細(xì)節(jié)，說明算法和硬件實現(xiàn)。3、設(shè)計一個基于光電傳感器的自動照明控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境光線強度自動調(diào)節(jié)燈光亮度，實現(xiàn)節(jié)能和舒適的照明效果。4、想象一個在線考試系統(tǒng)，需要實時統(tǒng)計每個考生的答題進度和得分情況。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠高效地支持這種統(tǒng)計需求？（）A.樹狀數(shù)組，適合進行區(qū)間更新和查詢B.線段樹，常用于區(qū)間操作，但實現(xiàn)相對復(fù)雜C.哈希表，快速查找考生信息，但不便于區(qū)間統(tǒng)計D.優(yōu)先隊列，按照得分排序，不便于答題進度的統(tǒng)計5、設(shè)計一個數(shù)字信號處理系統(tǒng)，能夠?qū)φZ音信號進行降噪處理，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件算法實現(xiàn)。6、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計一個智能電梯群控系統(tǒng)，優(yōu)化多部電梯的運行調(diào)度，提高運輸效率。7、設(shè)計一個智能電表的通信接口電路，能夠與上位機進行數(shù)據(jù)通信，包括接口類型選擇和電路設(shè)計。8、設(shè)計一個數(shù)字存儲示波器觸發(fā)電路，能夠根據(jù)特定的信號條件觸發(fā)示波器的采樣，提高測量的準(zhǔn)確性。9、使用集成電路設(shè)計一個電壓比較器陣列，能夠同時比較多個輸入電壓，并輸出比較結(jié)果。10、樹是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有層次關(guān)系。在二叉樹中，以下關(guān)于遍歷方式的描述中，不正確的是（）A.前序遍歷是先訪問根節(jié)點，然后遍歷左子樹，最后遍歷右子樹B.中序遍歷是先遍歷左子樹，然后訪問根節(jié)點，最后遍歷右子樹C.后序遍歷是先遍歷左子樹，然后遍歷右子樹，最后訪問根節(jié)點D.無論采用哪種遍歷方式，得到的結(jié)果都是唯一的11、設(shè)計一個基于STM32的無人機飛行控制系統(tǒng)，實現(xiàn)飛行姿態(tài)控制和導(dǎo)航功能，提供系統(tǒng)的硬件組成和控制算法。12、設(shè)計一個基于Arduino的智能寵物喂食器，能夠根據(jù)設(shè)定的時間和食量自動為寵物投放食物，并通過手機APP進行遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控。13、使用電力電子器件設(shè)計一個降壓型直流-直流變換器（BuckConverter），給出電路參數(shù)設(shè)計和效率分析。14、設(shè)計一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的能量有效數(shù)據(jù)采集方案，分析節(jié)點能耗和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。15、使用集成電路設(shè)計一個視頻放大器，能夠?qū)斎氲囊曨l信號進行放大和處理，保證圖像質(zhì)量。16、采用模擬電子技術(shù)設(shè)計一個函數(shù)信號發(fā)生器，能夠產(chǎn)生正弦波、方波和三角波等常見信號，且頻率和幅度可調(diào)。17、設(shè)計一個基于DSP的數(shù)字信號調(diào)制系統(tǒng)，支持多種調(diào)制方式，如QAM、OFDM等，給出算法實現(xiàn)和性能優(yōu)化。18、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計一個銀行自動取款機的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)取款、存款、轉(zhuǎn)賬等功能。19、設(shè)計一個數(shù)字電路中同步時序電路和異步時序電路的性能比較系統(tǒng)，分析在不同應(yīng)用場景下的優(yōu)劣。20、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中，有多種方法可以提高性能。假設(shè)我們正在優(yōu)化一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法是優(yōu)化的基礎(chǔ)B.利用緩存局部性原理可以提高數(shù)據(jù)訪問的效率C.過度的優(yōu)化可能會導(dǎo)致代碼的復(fù)雜性增加，反而降低了可維護性D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化只需要考慮時間復(fù)雜度的降低，空間復(fù)雜度可以忽略21、假設(shè)在一個操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理中，需要動態(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)和算法可以用于實現(xiàn)有效的內(nèi)存管理？（）A.伙伴系統(tǒng)B.分頁存儲管理C.分段存儲管理D.段頁式存儲管理22、設(shè)計一個基于鎖相環(huán)技術(shù)的頻率合成器，能夠輸出穩(wěn)定的、可調(diào)節(jié)的頻率信號，分析其相位噪聲和頻率穩(wěn)定度。23、設(shè)計一個基于運算放大器的積分器電路，積分時間常數(shù)可調(diào)，用于對輸入信號進行積分運算。24、設(shè)計一個數(shù)字示波器探頭電路，能夠?qū)⑤斎胄盘栟D(zhuǎn)換為適合示波器測量的信號，并且具有衰減和補償功能。25、設(shè)計一個基于DSP的圖像壓縮系統(tǒng)，實現(xiàn)對圖像數(shù)據(jù)的高效壓縮，給出系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)和算法優(yōu)化。26、設(shè)計一個光控開關(guān)電路，當(dāng)環(huán)境光照強度低于一定值時，自動打開照明設(shè)備，當(dāng)光照強度高于一定值時，自動關(guān)閉照明設(shè)備。27、插入排序是一種簡單直觀的排序算法。關(guān)于插入排序的工作方式，以下描述哪一項是不正確的？（）A.插入排序?qū)⒋判虻脑刂饌€插入到已排序的部分中，從而逐步完成排序B.插入排序在最壞情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)，在最好情況下的時間復(fù)雜度為O(n)C.插入排序是一種穩(wěn)定的排序算法，相同元素的相對順序在排序前后不會改變D.插入排序的空間復(fù)雜度較高，通常需要額外的O(n)空間來完成排序28、設(shè)計一個基于FPGA的圖像邊緣檢測系統(tǒng)，能夠?qū)斎氲膱D像進行實時邊緣檢測，并輸出檢測結(jié)果。29、設(shè)計一個高頻射頻收發(fā)器電路，工作頻率在2.4GHz，支持藍(lán)牙和ZigBee通信，給出電路結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)。30、設(shè)計一個基于陀螺儀和加速度計的姿態(tài)測量系統(tǒng)，能夠?qū)崟r獲取物體的姿態(tài)信息。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某旅游預(yù)訂平臺需要管理酒店的房間信息、預(yù)訂狀態(tài)和價格。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠快速地查詢可預(yù)訂房間、處理預(yù)訂操作，并根據(jù)預(yù)訂情況動態(tài)調(diào)整價格。2、（本題5分）某公司的項目進度跟蹤系統(tǒng)需要記錄項目的各個階段、負(fù)責(zé)人、開始時間、預(yù)計結(jié)束時間、實際進度等信息。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來直觀展示項目進度，支持項目階段的調(diào)整、負(fù)責(zé)人變更等操作，能夠及時發(fā)現(xiàn)項目延期風(fēng)險并進行預(yù)警。3、（本題5分）在一個大型企業(yè)的項目管理系統(tǒng)中，需要記錄項目信息、任務(wù)分配和進度情況。項目信息包括項目ID、項目名稱、負(fù)責(zé)人、開始時間、結(jié)束時間，任務(wù)分配包括任務(wù)ID、項目ID、責(zé)任人、任務(wù)描述，進度情況包括任務(wù)ID、完成百分比、更新時間。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理項目數(shù)據(jù)，實現(xiàn)項目的查詢、任務(wù)的跟蹤、進度的更新，并生成項目進度報告。4、（本題5分）某醫(yī)院的醫(yī)生排班管理系統(tǒng)需要存儲醫(yī)生的排班信息，如醫(yī)生編號、醫(yī)生姓名、科室、排班日期、上班時間、下班時間等。系統(tǒng)要支持快速查找特定醫(yī)生的排班、按照上班時間對排班進行排序、新增排班、修改排班以及刪除排班。請設(shè)計合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供代碼實現(xiàn)和性能分析。5、（本題5分）某電商平臺的商品評價系統(tǒng)需要對大量的商品評價進行管理和分析。評價信息包括評價者ID、商品ID、評價內(nèi)容、評價時間等。這些信息以跳表的形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）按評價時間順序輸出評價；（2）查找指定商品的所有評價；（3）刪除違規(guī)或無效的評價；（4）統(tǒng)計某個評價者的評價數(shù)量。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述AVL樹的旋轉(zhuǎn)操作對樹的高度和平衡的影響。2、（本題5分）詳細(xì)闡述桶排序算法的基本思想和適用場景，并分析其時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）在一個具有n個頂點和e條邊的帶權(quán)無向圖中，如何使用Prim算法和Kruskal算法構(gòu)建最小生成森林，比較兩種算法的差異和適用場景。4、（本題5分）解釋如何在一個二叉搜索樹中查找所有小于給定值的節(jié)點