太原师范学院《数据结构与算法实践》2023-2024学年第二学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页太原师范学院《数据结构与算法实践》

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30个小题，每小题1分，共30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、在一个有向图中，顶点表示城市，边表示城市之间的道路，边的权重表示道路的长度。如果要使用迪杰斯特拉算法找到从源顶点到其他所有顶点的最短路径，以下哪个步骤是算法的核心？（）A.每次选择距离源顶点最近的未访问顶点B.从源顶点开始依次访问所有顶点C.不断更新顶点的距离值D.随机选择一个顶点作为起始点2、设计一个基于单片机的智能门锁系统，支持密码、指纹、刷卡等多种开锁方式，并具有报警功能。3、设计一个基于FPGA的高速数据存储系统，能够实现快速的数据写入和读取，给出硬件设计和存储性能测试。4、字符串也是一种常见的数据结构。假设要比较两个字符串的大小，通常是按照字符的ASCII码值逐个比较。如果有两个字符串"apple"和"banana"，以下哪种比较方式是正确的？（）A.比较两个字符串的长度B.从第一个字符开始依次比较，直到出现不同的字符C.随机比较字符串中的字符D.比较字符串中出现频率最高的字符5、设计一个数字通信系统中的载波同步电路，实现对接收信号载波频率和相位的准确同步，测试同步性能。6、设计一个基于无线传感器网络的智能家居系统，能够实现灯光控制、窗帘控制、家电控制等功能，给出系统的整体架构和实现细节。7、设计一个数字温度计液位计扩展电路，能够增加温度计液位计的测量精度和稳定性，并且具有远程监测功能。8、设计一个基于锁相环的频率合成器系统，能够输出频率范围为10MHz-1GHz，频率分辨率为1Hz，相位噪声小于-120dBc/Hz@1kHz偏移。9、设计一个基于模拟滤波器和数字滤波器组合的信号滤波系统，有效滤除多种类型的噪声。10、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良好的线性度。11、在一个物流配送系统中，需要根据各个配送点的位置和货物需求，规划出最优的配送路线，以最小化运输成本和时间。以下哪种数据结构和算法常用于解决这类路径规划问题？（）A.蚁群算法使用的信息素矩阵B.模拟退火算法使用的随机数生成器C.遗传算法使用的染色体编码D.A*算法使用的优先级队列12、队列也是一种常见的数据结构，与栈有不同的特点。对于队列的操作，以下说法正确的是：（）A.队列的插入操作在队尾进行，删除操作在队头进行，遵循先进先出原则B.队列的插入和删除操作都可以在队头或队尾进行，没有固定限制C.队列的元素存储可以采用链式存储结构，也可以采用顺序存储结构，但链式存储结构更优D.队列在进行插入操作时，可能会出现队满但仍有存储空间未被使用的情况13、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。14、设计一个数字移相器，能够实现0至360度的相移，精度为1度，给出电路结构和控制逻辑。15、设计一个基于数字信号处理的语音增强系统，能够在噪声环境下提高语音的清晰度和可懂度。16、对于一个顺序存储的线性表，要在表头插入一个新元素，需要移动的元素个数为？（）A.0B.1C.nD.n-117、设计一个基于单片机的电子秤系统，能够准确测量物体的重量，测量范围为0-10kg，精度为1g。18、哈希表的装填因子越大，发生冲突的可能性就越大。假设一个哈希表的容量为10，当前存储了8个元素，装填因子是多少？（）A.0.8B.0.2C.8D.219、设计一个数字图像处理中的图像增强算法，并在不同类型的图像上进行应用和效果评估。20、设计一个数字信号调制解调电路，能够实现数字信号的调制和解调，调制方式为ASK、FSK、PSK等。21、运用集成电路设计技术，设计一款低功耗的数字时钟芯片，具备时分秒显示、定时功能以及低电压工作模式。22、在一个长度为n的顺序表中，删除第i个元素（1<=i<=n），需要移动的元素个数为（）A.iB.n-iC.n-i+1D.n-i-123、设计一个简单的光电编码器接口电路，能够准确读取编码器的输出信号，用于位置测量，阐述电路原理和接口程序。24、跳表是一种基于链表的数据结构。关于跳表的特点，以下描述哪一项是不正确的？（）A.跳表通过在链表中增加多层索引来提高查找效率B.插入和删除操作在平均情况下的时间复杂度为O(logn)C.跳表的空间复杂度比普通链表高，但低于平衡二叉搜索树D.跳表的性能不受数据分布的影响，始终保持较好的查找效率25、设计一个基于蓝牙的无线鼠标，能够与计算机进行稳定的无线连接，实现鼠标的基本操作功能。26、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)27、根据数字信号处理理论，设计一个数字滤波器，用于去除音频信号中的噪声，要求滤波器具有陡峭的截止频率和较小的通带波纹。28、设计一个用于音频设备的电源净化器，减少电源噪声对音质的影响，给出电路结构和滤波效果分析。29、设计一个基于LoRa技术的远程无线数据传输系统，实现远距离的数据通信，描述系统的硬件组成和软件协议。30、设计一个基于数字信号处理器（DSP）的图像识别系统，能够识别简单的物体形状和颜色。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线视频会议系统需要管理参会人员、会议主题、会议时间、会议记录等信息。设计数据结构来实现会议的安排、人员的邀请、会议记录的保存和查询，支持多人同时在线交流和互动。2、（本题5分）一个在线游戏的排行榜系统需要对玩家的得分进行实时更新和排名。得分信息以斐波那契堆的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）玩家得分增加或减少时更新排名；（2）查找排名前N的玩家；（3）删除某个玩家的得分记录；（4）计算排名的平均得分。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）某城市的垃圾分类管理系统需要记录垃圾投放点信息、垃圾类型、分类情况和回收记录等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现垃圾投放点的管理，垃圾类型的分类和统计，分类情况的监督和回收记录的查询，并能够提高垃圾分类的效率和准确性。4、（本题5分）在一个大型企业的项目管理系统中，需要管理项目信息、任务分配、员工工作进度和项目资源等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持项目的创建、修改和删除，任务的分配和跟踪，员工工作进度的更新和项目资源的调配，并能够及时发现项目中的风险和问题。5、（本题5分）某在线音乐教学平台需要记录课程信息、学生信息、学习进度、作业完成情况等。设计数据结构来支持教学过程的管理，实现课程安排、学生学习情况跟踪、作业批改和成绩统计，能够为学生提供个性化的学习方案。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在一个二叉树中，如何判断两棵二叉树是否相同？2、（本题5分）详细描述哈夫曼树的构建过程，以及如何通过哈夫曼树进行编码和解码，解释其在数据压缩中的优势和应用场景。3、（本题5分）对于一个具有n个元素的数组，如何使用堆排序算法进行排序？请详细说明步骤。4、（本题5