學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁中央美術學院

《數據結構及其應用》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30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、運用集成電路設計方法，設計一款用于智能電表的專用集成電路芯片，實現電能計量和數據通信功能。2、在數據結構的研究中，算法分析是重要的環節。以下關于算法分析方法的描述，錯誤的是：（）A.可以通過數學推導計算算法的時間復雜度和空間復雜度B.可以通過實驗測試來評估算法在不同規模輸入下的性能C.算法分析只需要關注平均情況，不需要考慮最壞情況D.可以通過對比不同算法的性能來選擇最優算法3、設計一個數字信號處理器（DSP）應用電路，能夠實現音頻信號的濾波、降噪等處理功能。4、在數據結構的應用中，圖算法有著廣泛的用途。假設我們正在使用圖算法解決問題。以下關于圖算法的描述，哪一項是不準確的？（）A.最短路徑算法（如Dijkstra算法和Floyd算法）可以用于求解圖中兩點之間的最短路徑B.最小生成樹算法（如Prim算法和Kruskal算法）可以用于構建圖的最小代價連通子圖C.拓撲排序算法可以用于判斷一個有向圖是否存在環D.所有的圖算法的時間復雜度都相同，與圖的類型和規模無關5、利用數字邏輯電路設計一個密碼鎖控制系統，通過輸入正確的密碼實現開鎖，具有錯誤輸入報警功能。6、在一棵二叉樹中，度為0的節點（即葉子節點）個數為n0，度為2的節點個數為n2，則該二叉樹的節點總數為？（）A.n0+n2B.2n0+n2-1C.2n0+n2+1D.n0+2n27、設計一個直流電機調速系統，采用PWM控制方式，實現電機的平滑調速，包括電路設計和控制算法。8、根據電子電路原理，設計一個用于太陽能發電系統的最大功率點跟蹤（MPPT）控制器，提高太陽能的利用效率。9、在一個實時操作系統中，任務調度是一個關鍵問題，需要根據任務的優先級、截止時間等因素進行快速的調度決策。以下哪種數據結構和算法常用于實時任務調度？（）A.優先級隊列和調度算法B.棧和后進先出調度C.隊列和先進先出調度D.集合和隨機調度10、運用集成電路設計技術，設計一款低功耗的數字時鐘芯片，具備時分秒顯示、定時功能以及低電壓工作模式。11、冒泡排序是一種簡單的排序算法。假設我們正在使用冒泡排序對數組進行排序。以下關于冒泡排序的描述，哪一項是不準確的？（）A.冒泡排序通過反復比較相鄰元素并交換位置，將最大的元素逐步“浮”到數組的末尾B.冒泡排序在最壞情況下的時間復雜度為O(n^2)，但在最好情況下可以達到O(n)C.冒泡排序是一種穩定的排序算法，相同元素的相對順序在排序后不會改變D.冒泡排序的性能優于其他所有排序算法，適用于各種規模的數據排序12、設計一個用于醫療儀器的信號放大器，能夠放大微弱的生理信號，如心電、腦電等，給出電路設計和噪聲抑制方法。13、設計一個基于光電傳感器的自動門控制系統，當檢測到有人靠近時自動開門，一段時間后自動關門。14、設計一個集成電路測試中的功能測試向量生成方案，提高測試覆蓋率和準確性。15、根據通信原理，設計一個短波通信系統，能夠在遠距離通信中保證信號的可靠傳輸。二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）解釋圖的生成樹是什么，以及如何找到一個圖的最小生成樹。2、（本題5分）論述在二叉樹的變形結構中，如紅黑樹、AVL樹，如何實現節點的刪除操作。3、（本題5分）論述在數據結構的實際應用中，如何結合多種數據結構解決復雜問題，例如圖和樹的結合。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某旅游公司的旅游線路管理系統需要存儲旅游線路的信息，如線路編號、線路名稱、行程安排、價格、成團人數等。系統要能夠快速查找特定線路、按照價格對線路進行排序、新增旅游線路、修改線路信息、刪除冷門線路。請設計合適的數據結構和算法，并給出代碼實現和性能評估。2、（本題5分）一家電商平臺的物流跟蹤系統需要記錄包裹的運輸軌跡，包括包裹單號、運輸節點、到達時間、運輸狀態。請設計數據結構來存儲運輸軌跡數據，能夠快速查詢包裹的當前位置、歷史軌跡、預計到達時間，并統計不同運輸節點的處理效率。3、（本題5分）一個在線考試系統需要記錄學生的答題情況、得分和考試時間。設計合適的數據結構來存儲這些數據，能夠快速地統計考試結果、分析學生的薄弱環節。4、（本題5分）某音樂播放平臺需要管理大量的音樂文件信息，包括歌曲ID、歌曲名稱、歌手、專輯、播放次數、下載次數等。設計數據結構來存儲這些音樂信息，能夠快速查找特定歌曲、按照歌手或專輯分類、更新播放和下載次數，并統計熱門歌曲。5、（本題5分）一個在線教育平臺的作業批改系統需要記錄學生的作業提交情況、批改結果和教師評語。設計數據結構來方便教師查閱和統計學生的作業表現。四、設計題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題1