站名：站名：年級(jí)專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫、漏寫或字跡不清者，成績(jī)按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁(yè)，共2頁(yè)新疆藝術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐》2024-2025學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、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)基于CPLD的數(shù)字信號(hào)發(fā)生器，能夠產(chǎn)生多種復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)，包括信號(hào)類型選擇和參數(shù)設(shè)置。2、設(shè)計(jì)一個(gè)用于電動(dòng)汽車的電池管理系統(tǒng)（BMS），能夠監(jiān)測(cè)電池電壓、電流、溫度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)均衡充電和過充過放保護(hù)，闡述系統(tǒng)架構(gòu)和控制策略。3、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)高效的字符串匹配算法，能夠在一個(gè)長(zhǎng)文本中快速找到給定的模式字符串的所有出現(xiàn)位置。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合是常見的解決方案？（）A.KMP算法結(jié)合數(shù)組B.暴力匹配算法結(jié)合鏈表C.后綴樹D.字典樹結(jié)合貪心算法4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能灌溉系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度自動(dòng)控制灌溉設(shè)備的開啟和關(guān)閉。5、運(yùn)用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)，滿足多臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的高速數(shù)據(jù)傳輸和資源共享需求。6、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，查找操作也是常見的操作之一。順序查找適用于無(wú)序數(shù)組，其平均時(shí)間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(logn)D.O(1)7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的熱電廠鍋爐控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐水位、蒸汽壓力、溫度等參數(shù)的自動(dòng)控制。8、在一個(gè)需要對(duì)電話號(hào)碼進(jìn)行存儲(chǔ)和快速檢索的場(chǎng)景中，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.二叉搜索樹，按照電話號(hào)碼的數(shù)字大小進(jìn)行存儲(chǔ)和查找B.哈希表，通過合適的哈希函數(shù)可以快速定位電話號(hào)碼C.跳表，提供了較好的查找性能，但實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜D.線段樹，主要用于區(qū)間操作，不適合電話號(hào)碼檢索9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬乘法器的調(diào)幅（AM）信號(hào)發(fā)生器，能夠產(chǎn)生幅度調(diào)制的正弦波信號(hào)，并分析其調(diào)制深度和失真度。10、在排序算法中，冒泡排序是一種簡(jiǎn)單的排序方法。以下關(guān)于冒泡排序的描述，不正確的是（）A.每次比較相鄰的兩個(gè)元素，將較大的元素向后移動(dòng)B.經(jīng)過n-1輪比較，就可以將數(shù)組排序完成C.冒泡排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(n2)，在所有情況下性能都較差D.冒泡排序是一種穩(wěn)定的排序算法11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的溫度和濕度監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)采集溫濕度數(shù)據(jù)，并通過液晶顯示屏顯示，同時(shí)具備報(bào)警功能。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字邏輯的電梯控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電梯的上下運(yùn)行、樓層?？亢统貓?bào)警等功能。13、利用射頻電路設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線遙控器，能夠控制多個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)，給出遙控器的工作頻率和控制距離。14、利用射頻技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)藍(lán)牙音頻耳機(jī)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的無(wú)線音頻傳輸和控制功能。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙的智能手表，能夠顯示時(shí)間、計(jì)步、監(jiān)測(cè)心率和接收手機(jī)通知，描述硬件和軟件設(shè)計(jì)。16、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)中的噪聲抑制電路，降低系統(tǒng)內(nèi)部噪聲對(duì)信號(hào)的影響，分析噪聲抑制效果。17、根據(jù)傳感器原理，設(shè)計(jì)一個(gè)用于智能農(nóng)業(yè)的土壤肥力檢測(cè)系統(tǒng)，能夠快速檢測(cè)土壤中的氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量。18、運(yùn)用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)患者數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和醫(yī)生的遠(yuǎn)程診斷。19、使用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)智能煙霧報(bào)警器，能夠靈敏檢測(cè)煙霧并及時(shí)發(fā)出警報(bào)。20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ARMCortex-M7的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，支持無(wú)刷直流電機(jī)和永磁同步電機(jī)，給出控制算法和硬件接口。21、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)污水的處理過程進(jìn)行自動(dòng)控制，包括加藥、攪拌、沉淀等環(huán)節(jié)。22、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的視頻圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像縮放、旋轉(zhuǎn)、灰度化等基本操作。23、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)爬蟲程序，需要存儲(chǔ)已經(jīng)訪問過的網(wǎng)頁(yè)URL，并快速判斷一個(gè)新的URL是否已經(jīng)被訪問過。由于需要處理大量的URL，內(nèi)存使用效率也很重要。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于解決這個(gè)問題？（）A.集合，快速判斷元素是否存在B.鏈表，順序存儲(chǔ)訪問過的URLC.棧，按照訪問順序存儲(chǔ)URLD.隊(duì)列，先進(jìn)先出地處理URL24、設(shè)計(jì)一個(gè)高速數(shù)據(jù)采集卡，采樣率達(dá)到200MSa/s，分辨率為14位，輸入范圍為±10V，說明硬件選型和驅(qū)動(dòng)開發(fā)。25、設(shè)計(jì)一個(gè)用于智能手機(jī)的充電管理電路，支持快充和普通充電模式，具備過壓、過流和過熱保護(hù)功能，闡述電路原理和芯片選型。26、歸并排序是一種基于分治思想的排序算法。以下關(guān)于歸并排序的描述，不正確的是（）A.空間復(fù)雜度為O(n)B.是一種穩(wěn)定的排序算法C.最壞、最好和平均時(shí)間復(fù)雜度均為O(nlogn)D.不能用于鏈表的排序27、設(shè)計(jì)一個(gè)基于LoRaWAN的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)低功耗遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，給出硬件架構(gòu)和軟件流程。28、在有向圖中，拓?fù)渑判蚴且环N重要的操作。拓?fù)渑判蛴糜趯⒂邢驘o(wú)環(huán)圖中的頂點(diǎn)排成一個(gè)線性序列，使得對(duì)于圖中的每條有向邊(u,v)，頂點(diǎn)u在序列中都排在頂點(diǎn)v之前。以下關(guān)于拓?fù)渑判虻拿枋?，錯(cuò)誤的是：（）A.拓?fù)渑判虻慕Y(jié)果可能不唯一B.有向有環(huán)圖也可以進(jìn)行拓?fù)渑判駽.可以使用深度優(yōu)先搜索或廣度優(yōu)先搜索來(lái)實(shí)現(xiàn)拓?fù)渑判駾.拓?fù)渑判虺Ｓ糜谌蝿?wù)調(diào)度等問題29、設(shè)計(jì)一個(gè)基于編碼器和驅(qū)動(dòng)器的機(jī)器人關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的精確運(yùn)動(dòng)控制。30、設(shè)計(jì)一個(gè)基于CPLD的數(shù)字頻率計(jì)，測(cè)量范圍為1Hz至100MHz，精度為1Hz，給出硬件描述語(yǔ)言代碼和測(cè)試結(jié)果。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)在線教育平臺(tái)的課程評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)課程評(píng)價(jià)信息，如課程編號(hào)、評(píng)價(jià)內(nèi)容、評(píng)價(jià)者、評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)、評(píng)價(jià)時(shí)間等。系統(tǒng)要支持快速查找特定課程的評(píng)價(jià)、按照評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)對(duì)評(píng)價(jià)進(jìn)行排序、新增評(píng)價(jià)、修改評(píng)價(jià)、刪除惡意評(píng)價(jià)。請(qǐng)選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說明算法和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能評(píng)估。2、（本題5分）在一個(gè)在線考試培訓(xùn)系統(tǒng)中，需要管理課程資料、練習(xí)題、模擬考試和學(xué)員成績(jī)等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些信息，支持課程資料的上傳和更新，練習(xí)題和模擬考試的生成和批改，學(xué)員成績(jī)的統(tǒng)計(jì)和分析，并能夠根據(jù)學(xué)員的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行針對(duì)性的輔導(dǎo)和建議。3、（本題5分）一個(gè)學(xué)校的教師教學(xué)評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)教師評(píng)價(jià)信息，如教師編號(hào)、教師姓名、評(píng)價(jià)課程、評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)、評(píng)價(jià)內(nèi)容等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定教師的評(píng)價(jià)、按照評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)對(duì)教師進(jìn)行排序、新增評(píng)價(jià)、修改評(píng)價(jià)以及刪除評(píng)價(jià)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并給出代碼實(shí)現(xiàn)和性能分析。4、（本題5分）某公司的員工信息（包括員工編號(hào)、姓名、年齡、部門、工資等）以哈希表的形式存儲(chǔ)。由于公司規(guī)模擴(kuò)大，員工數(shù)量急劇增加，導(dǎo)致哈希沖突頻繁。請(qǐng)?zhí)岢龈倪M(jìn)方案，重新設(shè)計(jì)哈希函數(shù)和解決沖突的方法，并分析改進(jìn)后的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查找特定員工的信息；（2）統(tǒng)計(jì)每個(gè)部門的員工人數(shù)。5、（本題5分）某公司的項(xiàng)目進(jìn)度跟蹤系統(tǒng)需要記錄項(xiàng)目的各個(gè)階段、負(fù)責(zé)人、開始時(shí)間、預(yù)計(jì)結(jié)束時(shí)間、實(shí)際進(jìn)度等信息。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)直觀展示項(xiàng)目進(jìn)度，支持項(xiàng)目階段的調(diào)整、負(fù)責(zé)人變更等操作，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目延期風(fēng)險(xiǎn)并進(jìn)行預(yù)警。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)說明隊(duì)列的應(yīng)用場(chǎng)景，如任務(wù)調(diào)度、廣度優(yōu)先搜索等，給出相應(yīng)的算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼。2、（本題5分）論述并查集的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作，以及在解決集合合并和查詢問題中的應(yīng)用。3、（本題5分）描述二叉樹的層次遍歷方法，并說明其實(shí)現(xiàn)思路。4、（本題5分）解釋線段樹在處理多個(gè)