學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁成都師范學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用》

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15個小題，每小題1分，共15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)計一個基于FPGA的數(shù)字濾波器，實現(xiàn)對輸入信號的低通濾波，截止頻率為2kHz，采樣頻率為10kHz。2、設(shè)計一個簡單的數(shù)字時鐘電路，使用數(shù)碼管顯示時間，具備小時、分鐘和秒的顯示功能，同時能夠通過按鍵進行時間的調(diào)整和設(shè)置。3、哈希表是一種用于快速查找的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過哈希函數(shù)將關(guān)鍵字映射到表中的位置。假設(shè)使用一個簡單的哈希函數(shù)h(key)=key%10來存儲一系列整數(shù)：12、22、32、42、52。如果發(fā)生了哈希沖突，采用鏈地址法來解決。那么查找值為32時，平均比較次數(shù)大概是多少？（）A.1B.2C.3D.44、設(shè)計一個基于形態(tài)學(xué)處理的圖像邊緣檢測系統(tǒng)，分析處理效果和算法復(fù)雜度。5、設(shè)計一個低通濾波器電路，截止頻率為1kHz，通帶波紋小于1dB，阻帶衰減不小于40dB，輸入信號頻率范圍為0-5kHz。6、設(shè)計一個基于單片機的智能車位引導(dǎo)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r顯示停車場內(nèi)的車位占用情況，并引導(dǎo)車輛快速找到空閑車位。7、設(shè)計一個音頻放大器失真補償電路，能夠?qū)Ψ糯笃鞯氖д孢M行補償，提高音頻質(zhì)量。8、設(shè)計一個基于STM8的智能車庫門控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動開關(guān)、遙控和防夾功能，闡述系統(tǒng)組成和控制策略。9、設(shè)計一個基于FPGA的圖像旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，能夠?qū)斎雸D像進行90度、180度和270度旋轉(zhuǎn)，說明算法和硬件實現(xiàn)。10、利用射頻技術(shù)設(shè)計一個無線傳感器節(jié)點，能夠采集環(huán)境數(shù)據(jù)并通過無線方式傳輸，給出節(jié)點的硬件設(shè)計和功耗分析。11、設(shè)計一個雷達系統(tǒng)中的脈沖壓縮模塊，實現(xiàn)大時寬帶寬積的脈沖信號壓縮，分析壓縮效果。12、在一個數(shù)據(jù)壓縮算法中，需要構(gòu)建一個頻率字典來存儲字符出現(xiàn)的頻率，以便進行編碼。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合用于實現(xiàn)這個頻率字典？（）A.哈希表B.平衡二叉搜索樹C.紅黑樹D.跳表13、對于一個有序數(shù)組，使用二分查找算法查找一個特定元素。假設(shè)數(shù)組為[1,3,5,7,9,11,13]，要查找元素7，以下關(guān)于查找過程的描述，哪個是正確的？（）A.每次都將數(shù)組分成兩等份進行比較B.先比較中間元素，如果大于中間元素則在右半部分查找，否則在左半部分查找C.從數(shù)組的第一個元素開始依次比較D.隨機選擇數(shù)組中的元素進行比較14、在實際應(yīng)用中，常常需要對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的描述，錯誤的是：（）A.可以通過選擇合適的存儲結(jié)構(gòu)來提高性能B.可以通過改進算法來降低操作的時間復(fù)雜度C.優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一定會增加代碼的復(fù)雜性D.優(yōu)化需要綜合考慮性能、可讀性和可維護性15、設(shè)計一個基于無線通信技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)灌溉控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度和氣象條件自動控制灌溉水量和時間。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細闡述在堆的應(yīng)用拓展中，如何使用堆進行數(shù)據(jù)流中的中位數(shù)計算。2、（本題5分）深入分析在一個具有n個頂點和e條邊的帶權(quán)無向圖中，如何使用弗洛伊德算法求解所有頂點對之間的最短路徑。3、（本題5分）闡述如何在一個具有n個頂點的圖中，使用深度優(yōu)先搜索算法計算頂點的連通分量個數(shù)，并分析其時間復(fù)雜度。4、（本題5分）詳細說明在圖的遍歷中，如何處理圖的權(quán)值為負數(shù)且存在負環(huán)的情況。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某電商平臺的庫存管理系統(tǒng)需要實時監(jiān)控商品庫存數(shù)量，當庫存低于閾值時自動補貨。設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實現(xiàn)庫存的準確管理和及時補貨。2、（本題5分）一個電商倉庫的庫存管理系統(tǒng)需要對商品的庫存數(shù)量和出入庫記錄進行管理。商品信息包括商品編號、名稱、庫存數(shù)量、出入庫記錄等?？紤]使用靜態(tài)鏈表來存儲這些信息。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）查詢某種商品的庫存數(shù)量；（2）商品入庫時增加庫存數(shù)量并記錄；（3）商品出庫時減少庫存數(shù)量并記錄；（4）統(tǒng)計庫存數(shù)量低于預(yù)警值的商品種類。分析所設(shè)計算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）一個在線購物車系統(tǒng)需要對用戶添加的商品進行管理。商品信息包括商品ID、名稱、價格、數(shù)量等。購物車以棧和隊列的組合形式實現(xiàn)。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）添加商品到購物車；（2）從購物車中刪除指定商品；（3）按照價格從高到低輸出購物車中的商品；（4）計算購物車中商品的總價。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）一個學(xué)校的教材管理系統(tǒng)需要存儲教材的信息，包括教材編號、教材名稱、作者、出版社、庫存數(shù)量、已預(yù)訂數(shù)量等。系統(tǒng)要支持快速查找特定教材、按照庫存數(shù)量對教材進行排序、新增教材采購、修改預(yù)訂數(shù)量、刪除不再使用的教材。請確定恰當?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細闡述算法和代碼實現(xiàn)，以及性能優(yōu)化策略。5、（本題5分）一個在線游戲的排行榜系統(tǒng)需要對玩家的得分進行實時更新和排名。得分信息以斐波那契堆的形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）玩家得分增加或減少時更新排名；（2）查找排名前N的玩家；（3）刪除某個玩家的得分記錄；（4）計算排名的平均得分。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。四、設(shè)計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計一個算法，利用哈希表存儲電影的類型和主演，實現(xiàn)主演的快速查找和類型統(tǒng)計。2、（本題10分）利用圖的深度優(yōu)