站名：站名：年級專業：姓名：學號：凡年級專業、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁，共1頁湖南農業大學《數據結構》

2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、設計一個音頻功率放大器的保護電路，能夠在過流、過壓、過熱等情況下保護放大器和揚聲器，給出電路設計和保護機制。2、設計一個用于智能音箱的語音處理模塊，能夠實現語音喚醒、識別和合成，給出系統架構和算法實現。3、設計一個基于光電耦合器的電氣隔離系統，實現輸入輸出信號的有效隔離，提高系統的抗干擾能力。4、利用數字信號處理技術，設計一個語音識別系統，能夠準確識別特定的語音指令并執行相應的操作。5、設計一個基于藍牙5.3的智能音箱，能夠實現語音交互、音樂播放、智能家居控制等功能，音質清晰，響應迅速。6、設計一個液晶顯示的背光源系統，能夠提供均勻、穩定的光照，具有亮度調節和色彩控制功能。7、假設在一個算法競賽中，需要在有限的時間內解決一個涉及大量數據處理和復雜邏輯的問題。在選擇數據結構時，以下哪個因素通常是最關鍵的考慮因素？（）A.空間復雜度B.時間復雜度C.代碼實現的難度D.數據結構的通用性8、設計一個基于無線傳感器網絡的智能家居系統，能夠實現燈光控制、窗簾控制、家電控制等功能，給出系統的整體架構和實現細節。9、設計一個低通濾波器，采用橢圓濾波器設計，截止頻率為200Hz，通帶波紋和阻帶衰減滿足特定要求，給出電路參數和性能分析。10、利用數字邏輯電路設計一個計數器和定時器，實現計數和定時功能，并可設置不同的工作模式。11、設計一個基于光電傳感器的自動門控制系統，當有人靠近時自動開門，一段時間后自動關門。12、使用單片機設計一個智能安防系統，能夠檢測入侵、火災等異常情況，并及時發出警報和通知用戶。13、根據模擬電路理論，設計一個用于醫療設備的生物電信號放大器，能夠放大微弱的生物電信號，如心電、腦電等。14、設計一個音頻濾波器電路，能夠對輸入的音頻信號進行低通、高通、帶通和帶阻濾波，濾波頻率可調節。15、設計一個基于單片機的智能門鎖系統，支持密碼、指紋、刷卡等多種開鎖方式，并具有報警功能。16、在數據結構中，棧是一種特殊的線性表，遵循先進后出的原則。假設一個程序需要對一系列操作進行逆序處理，例如計算表達式的值或者實現函數調用的嵌套。以下哪種應用場景最適合使用棧這種數據結構（）A.按照優先級對任務進行排序B.存儲一組無序的整數并進行快速查找C.模擬瀏覽器的前進和后退功能D.實現一個優先隊列17、設計一個基于單片機的智能門禁系統，能夠通過指紋識別、密碼輸入或刷卡方式進行身份驗證，控制門的開關。18、設計一個高速并行通信系統，采用DDR3內存接口，傳輸速率達到1066Mbps，說明硬件實現和時序控制。19、在圖的最短路徑問題中，Dijkstra算法是一種常用的算法。以下關于Dijkstra算法的描述中，不正確的是（）A.該算法適用于有向圖和無向圖B.算法從起始頂點開始，逐步計算到其他頂點的最短路徑C.算法通過不斷更新頂點的距離值來找到最短路徑D.算法的時間復雜度為O(n^2)，其中n是頂點的數量20、棧是一種特殊的線性表，遵循特定的操作原則。以下關于棧的描述，錯誤的是（）A.棧的操作遵循后進先出（LIFO）原則B.入棧和出棧操作的時間復雜度都為O(1)C.棧可以用數組或鏈表來實現D.棧只能用于實現簡單的數值計算，不能用于復雜的算法二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）數組的查找算法中，線性查找的實現過程和時間復雜度是多少？在什么情況下適用？2、（本題5分）闡述隊列的隊頭和隊尾的含義，以及在入隊和出隊操作中如何維護隊頭和隊尾。3、（本題5分）詳細說明如何使用拓撲排序判斷一個有向圖是否存在環。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個程序，利用平衡二叉樹存儲一組隨機整數，實現插入操作并保持樹的平衡，同時能夠查找特定整數是否存在。2、（本題5分）設計一個哈希表程序，支持哈希表的遍歷操作，按照特定順序輸出所有元素。3、（本題5分）設計一個程序，在給定的數組中查找第k小的元素，輸出該元素的值。4、（本題5分）設計一個算法，在一個字符串中找出所有的回文子串。5、（本題5分）設計一個基數排序算法，對多位數進行排序，分析其性能優勢和適用情況。四、綜合題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）一個電商倉庫的庫存管理系統需要對商品的庫存數量和出入庫記錄進行管理。商品信息包括商品編號、名稱、庫存數量、出入庫記錄等。考慮使用靜態鏈表來存儲這些信息。請設計算法實現以下功能：（1）查詢某種商品的庫存數量；（2）商品入庫時增加庫存數量并記錄；（3）商品出庫時減少庫存數量并記錄；（4）統計庫存數量低于預警值的商品種類。分析所設計算法的時間復雜度和空間復雜度。2、（本題10分）假設一個視頻網站需要存儲大量的視