沈阳工程学院《数据结构原理》2023-2024学年第二学期期末试卷

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2023-2024学年第二学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15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、设计一个基于CAN总线的汽车电子控制系统，实现对发动机、变速器、制动系统等部件的监测和控制。2、在一个图像处理软件中，需要对图像的像素数据进行操作，如快速找到相邻像素的最大值、最小值等，并能够高效地进行区域填充。对于这样的图像数据处理需求，以下哪种数据结构可能是最有用的？（）A.二维数组，直接对应图像的像素矩阵B.二叉树，对像素值进行排序和查找C.图，表示像素之间的关系D.哈希表，快速定位特定像素的信息3、设计一个基于PLC的物料分拣系统，能够根据物料的颜色、形状等特征自动进行分拣。4、设计一个基于FPGA的图像处理系统，实现图像的边缘检测和增强功能，给出硬件设计和仿真结果。5、根据传感器技术，设计一个用于农业温室的环境参数监测系统，包括温度、湿度、光照和二氧化碳浓度等。6、设计一个基于运算放大器的差分放大器电路，具有高共模抑制比和低噪声特性。7、设计一个基于数字滤波器的信号降噪系统，能够有效去除输入信号中的噪声，提高信号质量。8、设计一个基于ADC和微控制器的气体浓度检测系统，能够检测多种常见气体（如CO、CO₂、CH₄等）的浓度。9、使用集成电路设计一个比较器，给出比较精度和响应时间等性能指标，并进行电路实现和测试。10、设计一个射频识别系统中的防碰撞算法实现方案，分析算法的效率和系统响应时间。11、设计一个基于蓝牙5.0的音频传输系统，能够实现高质量的无线音频传输，传输距离不小于20米，支持双声道。12、利用射频电路设计一个Wi-Fi信号放大器，增强特定区域内的Wi-Fi信号覆盖。13、设计一个通信系统中的卷积编码和解码电路，分析其纠错性能和对系统误码率的改善效果。14、设计一个简单的语音识别系统，能够识别特定的语音指令，并执行相应的操作，如开灯、关灯、播放音乐等。15、设计一个简单的数字图像加密和解密系统，采用加密算法保证图像安全，给出系统设计和加密效果评估。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）阐述如何在一个具有n个元素的双向链表中，进行查找操作，并分析其时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）详细说明在一个具有n个顶点和e条边的无向图中，如何使用深度优先搜索算法判断图是否连通，并分析其时间复杂度。3、（本题5分）详细说明二叉搜索树的性质，并阐述在二叉搜索树中进行插入和删除操作时需要注意的问题。4、（本题5分）解释并查集中路径压缩的原理和作用，并说明如何实现路径压缩优化。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线房产中介系统需要管理房源信息、房东信息、租客需求、租赁合同等。设计数据结构来实现房源的发布、租客需求的匹配、合同的签订和管理，能够保障交易的安全和透明。2、（本题5分）某城市的公交卡充值管理系统需要存储充值记录，包括充值编号、卡号、充值金额、充值时间等。系统要实现快速查找特定卡号的充值记录、按照充值金额对记录进行排序、新增充值、删除错误充值记录。请确定合适的数据结构，并详细阐述算法和代码实现，同时讨论性能优化策略。3、（本题5分）某在线学习平台需要管理课程的章节和学生的学习进度，课程章节包括章节ID、章节名称、课程ID、内容，学习进度包括学生ID、章节ID、学习时间、完成状态。设计数据结构来存储这些数据，能够快速查询学生的学习进度、统计章节的完成率，并为学生推荐未学习的章节。4、（本题5分）某音乐平台需要对用户的播放记录和收藏歌曲进行管理。用户信息包括用户ID、播放历史、收藏歌曲等。考虑使用左偏树来存储这些信息。请设计算法实现以下功能：（1）查询用户最近播放的歌曲；（2）添加用户新的播放记录或收藏歌曲；（3）删除用户不再喜欢的歌曲；（4）按照播放次数对用户的歌曲进行排序。分析所设计算法的时间复杂度和空间复杂度。5、（本题5分）某医院的药品库存管理系统需要存储药品信息，如药品编号、药品名称、药品规格、库存数量、有效期等。系统要能够快速查找特定药品、按照库存数量对药品进行排序、进行药品的入库和出库操作、提醒即将过期药品。请设计合理的数据结构和算法，并提供代码实现和性能分析。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个程序，使用数据结构来存储一个电商网站的商品退货原因统计信息，支持分析退货原因和改进商品质量。2、（本题10分）利用队列结构