成都理工大学《数据结构与算法综合设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

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2023-2024学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20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、设计一个基于数字信号处理器（DSP）的语音信号处理系统，能够实现语音的采集、滤波、编码和传输功能。2、设计一个无线通信系统中的抗衰落接收电路，能够有效应对多径衰落，提高信号接收质量，并进行性能测试。3、在排序算法中，冒泡排序是一种简单的排序方法。关于冒泡排序的原理和特点，以下描述哪一项是不正确的？（）A.冒泡排序通过反复比较相邻的元素并交换位置，将最大的元素逐步“冒泡”到数组的末尾B.冒泡排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)，在最好情况下的时间复杂度为O(n)C.冒泡排序是一种稳定的排序算法，即相同元素的相对顺序在排序前后保持不变D.冒泡排序的空间复杂度为O(n)，需要额外的辅助空间来完成排序4、设计一个音频混音器，能够将多个音频输入信号进行混合，并调节各通道的音量，给出电路设计和混音算法。5、在字符串匹配算法中，KMP算法是一种高效的算法，以下关于KMP算法的描述，不正确的是：（）A.KMP算法通过利用已经匹配的部分信息，避免了不必要的回溯，提高了匹配效率B.KMP算法的时间复杂度主要取决于模式串的长度，与主串的长度无关C.KMP算法的核心是计算模式串的next数组，用于确定匹配失败时的移动位置D.KMP算法在任何情况下的性能都优于朴素的字符串匹配算法6、设计一个基于模拟移相器的相位调节系统，能够实现对输入信号相位的连续调节。7、设计一个程控衰减器，衰减量可在0至60dB范围内程控调节，精度为1dB，给出电路实现和控制逻辑。8、在一个具有n个节点的二叉树中，若每个节点的度均不超过2，则该二叉树中叶子节点的数量至少为：（）A.n/2B.(n+1)/2C.n-1D.n9、设计一个基于蓝牙的智能手环，能够监测心率、运动步数和睡眠质量，并通过手机APP显示，描述硬件和软件设计。10、利用数字逻辑电路设计一个数字频率合成器，能够产生高精度、高稳定性的频率信号。11、设计一个基于PLC的自动化生产线物流输送系统，实现物料的自动搬运、存储和配送。12、在一个编译器的符号表实现中，需要存储变量名、类型、作用域等信息，并能够快速查找、插入和删除符号。以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.红黑树，平衡的搜索结构B.链表，动态操作方便C.栈，后进先出管理符号D.队列，先进先出处理符号13、设计一个音频功率放大器，要求在8Ω负载下输出功率不小于50W，总谐波失真小于0.5%，给出电路设计和调试方案。14、设计一个基于单片机的温度控制系统，能够实时监测环境温度，并通过控制加热或制冷设备将温度稳定在设定范围内，要求精度为±1℃，并给出硬件电路设计和软件编程思路。15、设计一个高速串行通信系统，采用PCIe接口，传输速率达到10Gbps，说明硬件实现和协议栈。16、设计一个太阳能充电器扩展电路，能够提高太阳能充电器的充电效率和输出功率，并且具有智能充电功能。17、在一个图的表示和处理中，如果图的边数相对较少，并且需要快速判断两个顶点之间是否存在边，以下哪种图的存储结构可能是最优的？（）A.邻接矩阵，直观表示顶点之间的关系B.邻接表，节省存储空间C.十字链表，方便进行顶点和边的操作D.边集数组，集中存储边的信息18、考虑到一个在线游戏的排行榜系统，需要根据玩家的得分实时更新排名，并能够快速获取前几名玩家的信息。在这种情况下，以下哪种数据结构能够有效地支持排名的动态更新和高效查询？（）A.平衡二叉树B.斐波那契堆C.完全二叉树D.伸展树19、设计一个基于555定时器的脉冲发生器，产生频率和占空比可调的方波脉冲信号，频率范围为1Hz-100kHz。20、根据数字信号处理理论，设计一个音频频谱分析仪，能够显示音频信号的频谱分布。二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）深入探讨在一个具有n个元素的二叉搜索树中，如何进行插入操作的优化。2、（本题5分）详细说明如何使用伸展树实现动态集合的操作，并分析其性能特点。3、（本题5分）深入分析在一个具有n个元素的顺序表中，如何使用二分查找算法来查找特定元素，并说明其适用条件。4、（本题5分）详细解释什么是线索二叉树，说明如何构建线索二叉树以及如何利用线索进行遍历操作。5、（本题5分）比较冒泡排序和快速排序在对小规模数据的处理速度。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）利用队列结构设计一个医院住院部床位管理系统，模拟床位的分配和回收。2、（本题5分）设计并查集中按秩合并的算法，分析其对查询效率的提升作用。3、（本题5分）设计一个数据结构和算法，用于管理一个图书馆的读者借阅偏好信息，根据读者的借阅历史为其推荐相关书籍。4、（本题5分）设计一个算法，利用二叉树结构实现对一组字符串的存储和查找。5、（本题5分）设计一个算法，在一个二叉搜索树中删除指定值的节点，并保持二叉搜索树的性质。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10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10分）某电商直播平台需要记录主播的信息、直播时间、商品销售数据和观众互动情况。设计数据结构来支持平台的运营分析和主播管理。3、（本题10分）一个科研项目管理系统需要对项目的进展情况和参与人员进行跟踪。项目信息包括项目编号、项目名称、负责人、起止时间、进展状