昆明文理学院《数据结构及其应用》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《数据结构及其应用》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、设计一个基于FPGA的图像边缘检测系统，能够对输入的灰度图像进行边缘检测，并输出边缘图像。2、设计一个基于数字温度传感器和无线传输模块的冷链物流温度监控系统，实时监测货物运输过程中的温度变化。3、运用通信网络原理，设计一个企业数据中心的网络布线方案，确保高速、可靠的数据传输。4、设计一个用于智能手机的充电管理电路，支持快充和普通充电模式，具备过压、过流和过热保护功能，阐述电路原理和芯片选型。5、使用运算放大器设计一个音频放大器电路，能够将输入的微弱音频信号进行放大，同时具有一定的带宽和低失真度，给出详细的电路设计和参数计算。6、设计一个基于数字滤波器的信号去噪系统，分析去噪效果和对原始信号的保真度。7、插入排序在小规模数据时性能较好。以下关于插入排序的描述，正确的是（）A.对于近乎有序的数组，效率很高B.最坏情况下的时间复杂度为O(nlogn)C.平均情况下的时间复杂度为O(n^2)D.是一种空间复杂度较高的排序算法8、设计一个简单的机器人手臂控制系统，能够实现多个关节的运动控制，包括电机驱动和位置反馈控制，阐述控制算法和系统实现。9、利用电力电子技术设计一个逆变电路，将直流电源转换为交流电源，输出符合特定要求的电压和频率。10、设计一个基于无线射频识别（RFID）的仓库管理系统，实现对货物的自动识别、入库、出库和库存管理。11、设计一个基于DSP的数字图像处理系统，能够实现图像边缘检测、特征提取和目标识别等功能，提供算法流程和代码实现。12、堆是一种特殊的树形数据结构，常用于实现优先队列。在堆的操作中，以下描述错误的是（）A.大根堆中，根节点的值大于其左右子节点的值B.小根堆中，根节点的值小于其左右子节点的值C.可以通过堆排序算法对数组进行排序D.堆的插入和删除操作时间复杂度为O(n)13、设计一个音频均衡器的自动调节系统，能够根据输入音频信号自动调整均衡参数，给出系统设计和算法实现。14、设计一个数字通信系统中的均衡器，能够自适应地补偿信道失真，测试均衡效果和收敛速度。15、设计一个简单的雷达测距系统，能够测量目标物体的距离，并显示测量结果，分析其测量精度和误差来源。16、设计一个基于CPLD的脉冲宽度调制（PWM）发生器，实现可调占空比的PWM信号输出，给出电路设计和性能测试。17、假设要实现一个缓存系统，当缓存满时需要删除最近最少使用的元素。以下哪种数据结构可以有效地支持这种操作？（）A.链表B.哈希表C.栈D.LRU缓存（使用双向链表和哈希表）18、设计一个数字时钟电路，能够准确显示时、分、秒，具有校时功能，并使用数码管或液晶显示屏进行显示，提供详细的电路原理图和程序代码。19、设计一个数字电压表高精度测量电路，能够实现更高精度的直流电压测量，精度达到±0.01V。20、设计一个数字音频处理中的音频水印嵌入和提取系统，分析水印的鲁棒性和不可感知性。21、图是一种复杂的数据结构，在图的存储方式中，邻接矩阵和邻接表是常见的方法。以下关于邻接矩阵存储的描述，错误的是（）A.适合存储稠密图B.存储空间复杂度为O(V^2)，其中V是顶点数C.可以快速判断任意两个顶点之间是否有边D.对于边数较少的图，存储效率较高22、利用模拟电路技术，设计一个用于音响系统的功率放大器，具备高保真和大功率输出特性。23、当需要构建一个能够表示家族关系的树形数据结构时，假设每个节点代表一个家庭成员，并且需要方便地查找某个成员的祖先和后代。以下哪种树形结构最合适？（）A.二叉树B.二叉搜索树C.多叉树D.红黑树24、设计一个基于ARMCortex-M7的电机驱动控制器，支持无刷直流电机和永磁同步电机，给出控制算法和硬件接口。25、设计一个基于D/A转换器的函数信号发生器，能够产生正弦波、方波、三角波等常见波形。26、设计一个通信系统中的软件定义无线电（SDR）平台，实现灵活的调制解调功能。27、在数据结构中，查找操作也是常见的操作之一。顺序查找适用于无序数组，其平均时间复杂度为：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(logn)D.O(1)28、设计一个基于物联网技术的智能停车场管理系统，能够实现车位检测、车辆引导和收费管理等功能。29、在一个电商网站的订单处理系统中，需要按照订单生成的时间顺序依次处理订单，同时能够在任意时刻查看最早未处理的订单。以下哪种数据结构能够满足这种需求？（）A.顺序表，按顺序存储订单，但插入和删除操作可能导致大量元素移动B.链表，便于插入和删除，但不便于快速获取最早订单C.栈，后进先出，不符合订单处理的顺序要求D.队列，先进先出，符合订单按时间顺序处理的需求30、假设正在设计一个资源分配系统，需要管理有限的资源，并根据请求的优先级和时间进行分配。以下哪种数据结构可以有效地支持资源的分配和管理？（）A.最小堆，获取最小优先级的请求B.最大堆，处理最高优先级的请求C.链表，顺序分配资源D.数组，通过索引分配资源二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线音乐制作平台需要管理音乐项目、音轨、乐器和效果器等信息。设计一种数据结构来存储这些信息，支持音乐项目的创建和编辑，音轨的添加、删除和调整，乐器和效果器的选择和应用，并能够实时保存和恢复项目进度。2、（本题5分）某在线考试系统的自动判卷功能需要记录题目信息、考生答案和标准答案。题目信息包括题目ID、题目内容、分值，考生答案包括考生ID、题目ID、答案内容，标准答案包括题目ID、标准内容。设计数据结构来实现自动判卷，能够快速对比考生答案和标准答案、计算考生得分，并统计题目得分率。3、（本题5分）某在线游戏的排行榜系统需要记录玩家的得分和排名，并能够实时更新。设计一种数据结构和算法，高效地处理排名变化和查询操作。4、（本题5分）某电商仓库管理系统需要存储货物的种类、数量、存放位置和入库出库时间等信息。请设计合适的数据结构来存储货物信息，支持货物的入库、出库、盘点和库存查询操作，并能够根据货物的入库时间和保质期进行优先出库处理。5、（本题5分）一个在线租房平台需要管理房源信息、租客信息、租赁合同和租金支付等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持房源的发布、查找和修改，租客的注册和信息管理，租赁合同的签订和租金支付记录，并能够保障交易的安全和纠纷处理。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）比较希尔排序和快速排序在稳定性方面的表现。2、（本题5分）论述在排序算法的比较中，如何根据数据的特点（如有序程度、数据规模）选择合适的排序算法。3、（本题5分）分析在字符串匹配中，如何利用位运算提高匹配速度。4、（本题5分）解释二叉树的前序遍历、中序遍历和后序遍历的概念，分别给出三种遍历的算法步骤，并举例说明如何通过遍历结果还原二叉树。5、