沈阳工业大学《数据结构与GS算法》2023-2024学年第二学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页沈阳工业大学《数据结构与GS算法》

2023-2024学年第二学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、使用单片机设计一个智能空气质量监测仪，能够检测多种污染物浓度并显示，当空气质量超标时进行报警。2、使用数字信号处理技术设计一个音频滤波器，能够对输入的音频信号进行特定频率范围的滤波，如低通、高通或带通滤波。3、在处理字符串时，KMP算法是一种改进的模式匹配算法。以下关于KMP算法的优点，描述不正确的是（）A.避免了模式串的回溯B.时间复杂度低于朴素模式匹配算法C.不需要对主串进行预处理D.提高了模式匹配的效率4、使用单片机设计一个智能烟雾报警器，能够灵敏检测烟雾并及时发出警报。5、采用模拟电子技术设计一个电压基准源，提供稳定的参考电压，具有低温度系数和高电源抑制比。6、考虑一个在线游戏的玩家排行榜系统，需要根据玩家的得分实时更新排名，并且能够快速获取前几名的玩家信息。以下哪种数据结构和算法的组合可能是最合适的？（）A.用数组存储玩家信息，每次更新进行全排序B.构建大根堆来存储玩家得分，便于获取前几名C.利用链表存储，通过比较逐个更新排名D.使用二叉搜索树，根据得分进行排序和查找7、设计一个简单的程控交换机，实现若干用户之间的通话连接和切换，考虑通话质量和资源分配等问题。8、设计一个基于光电二极管的光强测量系统，能够测量不同波长的光强，精度达到0.1μW/cm²。9、设计一个红外线测距电路，能够测量物体与传感器之间的距离，测量范围为10cm到100cm，精度为±1cm。10、利用电力电子技术设计一个三相交流逆变器，将直流电转换为三相交流电，用于驱动电机等负载。11、设计一个用于太阳能路灯的控制器，能够根据光照强度自动控制路灯开关和亮度调节，给出电路原理和控制策略。12、设计一个基于蓝牙低能耗（BLE）技术的健康监测设备，能够采集心率、血压等生理数据并传输到手机端，描述设备的硬件组成和软件架构。13、设计一个基于51单片机的智能交通灯控制系统，能够根据车流量自动调整红绿灯时间，提高道路通行效率。14、设计一个基于Wi-Fi的智能家居网关，能够实现不同智能家居设备之间的互联互通和集中控制。15、设计一个基于FPGA的交通信号灯控制系统，能够根据不同的时间段和交通流量自动调整信号灯的时长，同时具备故障检测和报警功能，提供硬件描述语言代码和仿真结果。16、设计一个基于霍尔效应的磁场测量仪，能够测量0-1T的磁场强度，精度达到0.01T。17、插入排序也是一种简单的排序算法，它将未排序的元素逐个插入到已排序的部分中。在平均情况下，插入排序的时间复杂度为：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(logn)18、设计一个电子血压计无线传输电路，能够将血压计的测量数据通过无线方式传输到手机或电脑进行分析和处理。19、设计一个基于数字信号处理的音频滤波器，实现对特定频率范围的音频信号进行滤波，分析滤波效果。20、考虑到一个航班预订系统，需要快速查找和预订特定日期和航线的航班座位。同时，还需要能够根据座位的可用性进行灵活的分配和调整。以下哪种数据结构能够满足这样复杂的需求？（）A.线段树B.二叉堆C.哈希表结合链表D.跳表结合平衡树二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细说明在字符串匹配中，BM算法的主要思想和相对于KMP算法的优势。2、（本题5分）阐述如何在一个具有n个元素的链表中，使用堆排序算法进行排序，并分析其时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）阐述队列在任务调度中的应用，如任务队列、优先级队列等，并解释其作用。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个线段树结构，实现对给定整数数组的区间查询（求和、求最大值等）和更新操作。2、（本题5分）以链表为基础，设计一个电影院座位预订管理系统，支持座位的选择和预订状态的更新。3、（本题5分）设计一个程序，使用斐波那契堆优化Dijkstra算法，求解给定图的最短路径，输出路径和距离。4、（本题5分）详细设计B树中节点插入导致上溢的处理算法，进行实际测试。5、（本题5分）分析在数据结构中，利用优先队列实现Dijkstra算法求解最短路径问题的设计。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）某餐厅的菜单管理系统需要存储菜品信息，如菜品编号、菜品名称、菜品价格、菜品分类、销量等。系统要实现快速查找特定菜品、按照销量对菜品进行排序、新增菜品、修改菜品信息以及删除菜品。请确定合适的数据结构，并详细阐述算法和代码实现，同时讨论性能优化方法。2、（本题10分）一个学校的选课