北海职业学院《数据结构和算法应用》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页北海职业学院《数据结构和算法应用》

2023-2024学年第二学期期末试卷题号一二三四总分得分一、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、AVL树是一种平衡二叉搜索树。关于AVL树的特点，以下描述哪一项是不正确的？（）A.AVL树通过旋转操作来保持树的平衡，左右子树的高度差不超过1B.在AVL树中进行插入和删除操作后，需要通过调整来恢复平衡，时间复杂度为O(logn)C.AVL树的查找效率在最坏情况下也能保证为O(logn)D.AVL树的空间复杂度比普通二叉搜索树高，不适合存储大量数据2、设计一个基于蓝牙5.0的低功耗无线传感器节点，实现环境数据的采集和传输，描述节点的硬件设计和功耗优化措施。3、设计一个数字时钟收音机电路，能够显示时间、接收广播信号并播放音频，具有闹钟和定时关机功能。4、设计一个音频功率放大器的保护电路，能够在过流、过压、过热等情况下保护放大器和扬声器，给出电路设计和保护机制。5、设计一个基于FPGA的数字信号调制解调系统，支持AM、FM、PM等调制方式。6、设计一个音频降噪电路，能够有效降低环境噪声对音频信号的影响，给出电路设计和降噪效果测试。7、对于一个需要对一组数据进行频繁的随机访问和插入操作的数据结构。以下哪种数据结构可能在性能上表现较好？（）A.数组B.链表C.哈希表D.栈8、根据传感器技术，设计一个用于工业环境的粉尘浓度监测系统，及时预警粉尘超标情况。9、在一个网络数据包的处理系统中，需要按照到达的时间顺序存储和处理数据包。以下哪种数据结构最适合？（）A.队列B.栈C.二叉搜索树D.哈希表10、设计一个低通滤波器，截止频率为1kHz，通带波纹小于1dB，阻带衰减大于40dB，采用巴特沃斯滤波器设计，给出电路参数和仿真结果。11、设计一个数字信号编码方案，如曼彻斯特编码或差分曼彻斯特编码，分析编码效率和抗干扰能力。12、使用电力电子器件设计一个降压型直流-直流变换器（BuckConverter），给出电路参数设计和效率分析。13、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。14、在排序算法的比较中，稳定性是一个重要的特性。以下关于排序算法稳定性的描述，错误的是（）A.稳定的排序算法在排序过程中不会改变相同元素的相对顺序B.冒泡排序、插入排序和归并排序是稳定的排序算法C.选择排序和快速排序是不稳定的排序算法D.排序算法的稳定性对于所有应用都是至关重要的，不稳定的算法不能使用15、设计一个基于FPGA的高速数据缓存系统，能够实现数据的快速存储和读取，给出存储结构和控制逻辑。16、设计一个基于单片机的温度和湿度监控系统，能够实时采集温湿度数据，并通过液晶显示屏显示，同时具备报警功能。17、设计一个数字电压表，测量范围为0至1000V，精度为10V，采用分压网络实现，说明硬件电路和软件算法。18、设计一个基于FPGA的图像旋转系统，能够对输入图像进行90度、180度和270度旋转，说明算法和硬件实现。19、设计一个±5V转±3.3V的DC-DC电源变换电路，输出电流不小于0.3A，给出原理图和PCB布局。20、设计一个基于编码器的电机位置控制系统，能够精确控制电机的转动角度和位置。21、在排序算法中，选择排序是一种简单的排序方法，以下关于选择排序的描述，正确的是：（）A.选择排序在每一轮选择未排序部分的最小元素，与当前位置的元素交换B.选择排序在最好和最坏情况下的时间复杂度都是O(nlogn)C.选择排序是一种稳定的排序算法，不会改变相同元素的相对顺序D.选择排序的空间复杂度较高，需要额外的大量辅助空间22、设计一个数字信号处理器（DSP）音频与视频处理电路，能够同时实现音频和视频的处理功能，如音频混音和视频压缩等。23、设计一个基于数字信号处理的语音加密与解密系统，保障语音通信的安全。24、选择排序也是一种简单的排序算法。以下关于选择排序的特点，描述错误的是（）A.每一轮选择未排序部分的最小元素与当前位置交换B.时间复杂度始终为O(n^2)C.是一种不稳定的排序算法D.不需要额外的存储空间25、当使用快速排序算法对一个数组进行排序时，选择基准元素的策略对算法的性能有很大影响。假设总是选择数组的第一个元素作为基准，在某些特殊情况下可能会导致算法的性能变差。以下哪种情况可能导致这种现象（）A.数组已经是有序的B.数组元素的值都相同C.数组元素随机分布D.以上情况都不会26、在一个具有n个节点的二叉排序树中，查找一个特定元素的平均时间复杂度为：（）A.O(n)B.O(logn)C.O(nlogn)D.O(n^2)27、堆是一种特殊的数据结构，常用于实现优先队列。关于堆的性质和操作，以下描述哪一项是不正确的？（）A.堆分为最大堆和最小堆，最大堆中父节点的值大于子节点的值，最小堆中父节点的值小于子节点的值B.可以使用数组来实现堆，通过特定的公式计算节点的位置C.向堆中插入一个元素和删除堆顶元素的时间复杂度均为O(logn)，其中n是堆中元素的数量D.堆排序是基于堆的一种排序算法，其时间复杂度为O(n^2)28、利用数字电路技术，设计一个图书馆自助借还书系统，实现图书的自动借阅、归还和管理。29、数据结构是计算机科学中重要的研究领域，它对程序的性能和效率有着关键影响。以下关于数据结构的描述，错误的是：（）A.数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合B.数据结构主要研究数据的逻辑结构、存储结构以及对数据的操作C.数据结构只关注数据的存储方式，不考虑数据的处理效率D.选择合适的数据结构可以提高程序的运行速度和节省存储空间30、设计一个基于计数器的定时器系统，能够实现定时启动、停止和定时时间的设定功能。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一家超市的库存管理系统需要记录商品的库存信息，包括商品编码、商品名称、库存数量、进货价格、销售价格等。请设计数据结构来存储库存数据，实现商品的快速盘点、库存预警、进货和销售操作，并统计商品的利润。2、（本题5分）某电商平台的物流跟踪系统需要记录订单的发货信息、运输路径、当前位置和预计到达时间等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现物流信息的实时更新和查询，能够根据运输情况及时调整预计到达时间，并为用户提供准确的物流跟踪服务。3、（本题5分）一个在线考试系统需要对考生的答题情况和成绩进行管理。考生信息包括考生编号、姓名、答题记录、成绩等。这些信息以伸展树的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）插入新考生的答题情况和成绩；（2）根据成绩查找考生排名；（3）修改考生的答题记录和成绩；（4）删除缺考考生的信息。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。4、（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。5、（本题5分）某社交平台需要存储用户的好友关系数据。每个用户有一个唯一的用户ID，好友关系是双向的。请设计数据结构来表示用户之间的好友关系，能够快速查询某个用户的好友列表、判断两个用户是否为好友、添加或删除好友关系，并计算用户的好友数量。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）论述在最短路径算法中，Dijkstra算法和Bellman-Ford算法的适用场景和优缺点。2、（本题5分）详细论述在一个具有n个顶点的无向图中，如何进行最小代价生成树的变形问题，如限制边的数量。3、（本题5分）比