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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Pthon）》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25個小題，每小題1分，共25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(shè)計一個基于音頻DAC的音頻播放系統(tǒng)，支持高保真音頻輸出，采樣率不低于44.1kHz。2、設(shè)計一個太陽能熱水器控制器智能控制電路，能夠根據(jù)天氣情況和用戶需求自動調(diào)節(jié)熱水器的工作狀態(tài)，實現(xiàn)智能化控制。3、設(shè)計一個基于編碼器的電機位置控制系統(tǒng)，能夠精確控制電機的轉(zhuǎn)動角度和位置。4、使用集成電路設(shè)計一個ADC轉(zhuǎn)換器，給出轉(zhuǎn)換精度、速度和功耗等性能指標，并進行電路實現(xiàn)。5、考慮用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)一個字典功能，要求能夠快速插入、刪除和查找元素。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的（）A.紅黑樹B.跳表C.堆D.以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都可以6、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)中，動態(tài)內(nèi)存分配是常見的操作。假設(shè)我們正在動態(tài)分配內(nèi)存來存儲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于動態(tài)內(nèi)存分配的描述，哪一項是不準確的？（）A.使用動態(tài)內(nèi)存分配可以根據(jù)實際需求靈活地調(diào)整數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的大小B.動態(tài)內(nèi)存分配需要注意內(nèi)存泄漏和內(nèi)存碎片的問題C.釋放動態(tài)分配的內(nèi)存時，必須使用對應的釋放函數(shù)，否則會導致內(nèi)存泄漏D.只要程序正常結(jié)束，動態(tài)分配的內(nèi)存會自動釋放，不需要手動處理7、設(shè)計一個基于音頻功率放大器的汽車音響系統(tǒng)，具備四路輸出，總功率不小于100W。8、在排序算法中，冒泡排序是一種簡單的排序方法。假設(shè)一個數(shù)組的初始狀態(tài)接近有序，以下關(guān)于冒泡排序的性能，哪個描述是準確的（）A.時間復雜度仍然是O(n^2)，效率低下B.時間復雜度接近O(n)，性能較好C.會自動轉(zhuǎn)換為更高效的排序算法D.無法確定其性能9、設(shè)計一個基于音頻功率放大器芯片的音響系統(tǒng)，輸出功率不小于50W，具備高低音調(diào)節(jié)功能。10、設(shè)計一個溫度傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分析與預警電路，能夠?qū)囟葌鞲衅骶W(wǎng)絡采集的數(shù)據(jù)進行分析，當溫度異常時發(fā)出預警信號。11、設(shè)計一個用于雷達系統(tǒng)的中頻放大器，帶寬為10MHz，增益為50dB，噪聲系數(shù)小于5dB，闡述電路結(jié)構(gòu)和器件選擇。12、設(shè)計一個數(shù)字信號發(fā)生器擴展電路，能夠增加信號發(fā)生器的輸出信號類型和參數(shù)調(diào)節(jié)范圍，并且具有脈沖寬度調(diào)制功能。13、堆是一種特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，常用于實現(xiàn)優(yōu)先隊列。以下關(guān)于堆的性質(zhì)，正確的是：（）A.大根堆中，每個節(jié)點的值都大于或等于其孩子節(jié)點的值B.小根堆中，根節(jié)點的值一定是堆中最小的值C.堆可以用數(shù)組實現(xiàn)，通過特定的計算方式可以快速定位節(jié)點的父子關(guān)系D.對堆進行插入和刪除操作后，不需要重新調(diào)整堆的結(jié)構(gòu)以保持其性質(zhì)14、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計一個用于醫(yī)療儀器的精密電流源，提供穩(wěn)定、精確的電流輸出。15、設(shè)計一個基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛的存取、車位的分配和安全監(jiān)控功能。16、利用電力電子技術(shù)設(shè)計一個逆變電路，將直流電源轉(zhuǎn)換為交流電源，輸出符合特定要求的電壓和頻率。17、設(shè)計一個數(shù)字信號處理系統(tǒng)，能夠?qū)φZ音信號進行降噪處理，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件算法實現(xiàn)。18、字符串也是一種常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)要比較兩個字符串的大小，通常是按照字符的ASCII碼值逐個比較。如果有兩個字符串"apple"和"banana"，以下哪種比較方式是正確的？（）A.比較兩個字符串的長度B.從第一個字符開始依次比較，直到出現(xiàn)不同的字符C.隨機比較字符串中的字符D.比較字符串中出現(xiàn)頻率最高的字符19、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理的語音增強系統(tǒng)，能夠在噪聲環(huán)境下提高語音的清晰度和可懂度。20、設(shè)計一個基于STM32的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，能夠連接多種傳感器并將數(shù)據(jù)上傳到云平臺，說明系統(tǒng)架構(gòu)和通信協(xié)議轉(zhuǎn)換。21、設(shè)計一個音頻放大器擴展電路，能夠增加放大器的輸出功率和音質(zhì)，并且具有失真檢測功能。22、設(shè)計一個基于ZigBee的智能家居控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對家電的遠程控制和狀態(tài)監(jiān)測，闡述網(wǎng)絡拓撲和通信協(xié)議。23、設(shè)計一個基于運算放大器的積分器電路，積分時間常數(shù)可調(diào)，用于對輸入信號進行積分運算。24、設(shè)計一個數(shù)字示波器，帶寬為100MHz，采樣率為1GSa/s，具備基本的測量功能，如峰峰值、頻率等，說明硬件架構(gòu)和軟件界面設(shè)計。25、設(shè)計一個基于Arduino的智能灌溉系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度自動控制灌溉設(shè)備的開啟和關(guān)閉，實現(xiàn)精準灌溉。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）對于一個用鏈表實現(xiàn)的隊列，如何實現(xiàn)循環(huán)隊列的擴容操作，給出算法思路和代碼實現(xiàn)。2、（本題5分）在一個具有n個頂點的無向圖中，如何判斷兩個頂點之間是否存在簡單路徑，給出一種有效的算法并分析其時間復雜度。3、（本題5分）詳細闡述如何在一個帶權(quán)有向圖中計算兩個頂點之間路徑經(jīng)過的頂點數(shù)量。4、（本題5分）數(shù)組的排序算法中，堆排序的實現(xiàn)過程是怎樣的？時間復雜度和空間復雜度分別是多少？三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個程序，對順序表進行二分查找的性能分析和比較。2、（本題5分）設(shè)計一個程序，在一個有序數(shù)組中使用二分查找算法查找特定元素，若存在，輸出其位置，否則輸出未找到。3、（本題5分）設(shè)計一個基于數(shù)組的循環(huán)隊列，實現(xiàn)插入、刪除和獲取隊列長度的操作。4、（本題5分）使用雙向鏈表和迪杰斯特拉算法，設(shè)計一個程序，為一個電商物流網(wǎng)絡規(guī)劃配送路徑，使配送時間最短。5、（本題5分）設(shè)計后綴樹的構(gòu)建算法，用于多模式字符串匹配，并與其他算法進行比較。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某在線考試的監(jiān)考系統(tǒng)需要實時監(jiān)控考生的答題狀態(tài)、行為異常和交卷時間。設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，保障考試的公平公正和順利進行。2、（本題10分）一個在線點餐系統(tǒng)需要管理菜品信息、菜單、用戶訂單和支付信息等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持菜品的添加、刪除和修改，菜單的生成，用戶訂單的處理和支付信息的記錄，并能夠快速處理高峰時段的大量訂單和優(yōu)化配送路線