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《數據結構B》2023-2024學年第一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、設計一個數字音頻編碼和解碼系統，采用特定的編碼算法，比較編碼前后的音頻質量和數據壓縮率。2、設計一個數字通信系統中前向糾錯編碼（FEC）的性能評估和優化方案，分析編碼增益和復雜度。3、設計一個數字示波器，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，說明硬件架構和軟件界面設計。4、設計一個數字信號調制解調擴展電路，能夠增加調制解調的方式和速度，并且具有糾錯功能。5、設計一個基于光電編碼器的電機位置測量系統，能夠精確測量電機的轉動角度和位置。6、設計一個基于STM32的智能車載系統，能夠實現導航、多媒體播放和車輛狀態監測等功能，描述系統的硬件架構和軟件實現。7、設計一個基于光電傳感器的物體計數系統，能夠準確計數通過檢測區域的物體數量。8、設計一個數字鎖相放大器，能夠從強噪聲背景中提取微弱信號，給出系統架構和關鍵技術。9、設計一個電子秤擴展電路，能夠增加電子秤的測量范圍和精度，并且具有去皮和累計功能。10、設計一個基于USBType-C接口的電源適配器，能夠提供多種輸出電壓和電流，包括電路設計和協議支持。11、設計一個模擬集成電路中的反饋放大器，實現特定的增益和帶寬要求，分析反饋對穩定性的影響。12、設計一個數字信號處理中FFT算法的硬件加速方案，采用FPGA或專用芯片實現，提高運算速度。13、設計一個基于光電二極管和運放的光功率測量系統，能夠測量不同波長的光功率。14、在數據結構中，堆通常用于實現優先隊列。假設需要構建一個最大堆，以下關于堆的調整操作，哪個是關鍵的步驟（）A.從根節點開始，比較每個節點與其子節點的值B.從葉子節點開始，向上調整節點的位置C.隨機選擇節點進行比較和調整D.不需要進行調整，初始構建就是正確的15、考慮一個搜索引擎的索引構建過程，需要對大量的網頁內容進行分詞、索引和存儲，以便能夠快速地根據用戶的查詢關鍵詞返回相關的網頁。以下哪種數據結構和算法常用于搜索引擎的索引構建和查詢處理？（）A.倒排索引和分詞算法B.正排索引和冒泡排序C.索引鏈表和選擇排序D.索引數組和插入排序16、設計一個溫度傳感器電路，能夠測量環境溫度并將溫度值以數字形式顯示出來，精度要求在±1℃以內。17、設計一個基于單片機的溫度監測系統，能夠實時采集環境溫度并通過液晶顯示屏顯示，當溫度超過設定閾值時能夠發出報警信號。18、設計一個基于FPGA的高速數據存儲系統，能夠實現快速的數據寫入和讀取，給出硬件設計和存儲性能測試。19、設計一個基于單片機的智能電表系統，能夠準確測量電能消耗，并具有數據存儲、遠程通信等功能。20、在哈希表中，裝填因子是一個重要的概念，以下關于裝填因子的描述，正確的是：（）A.裝填因子是哈希表中已存儲元素的數量與表的容量之比B.裝填因子越大，哈希沖突的概率越小，查找效率越高C.裝填因子對哈希表的性能沒有影響，可以忽略不計D.為了提高哈希表的性能，裝填因子應該盡量設置得小一些21、設計一個太陽能路燈控制器電路，能夠根據環境光照強度自動控制路燈的開關，并且具有過充過放保護功能。22、設計一個射頻電路中的功率放大器，工作在特定頻段，具有較高的輸出功率和效率，進行穩定性分析。23、隊列也是一種常見的數據結構，與棧有不同的特點。對于隊列的操作，以下說法正確的是：（）A.隊列的插入操作在隊尾進行，刪除操作在隊頭進行，遵循先進先出原則B.隊列的插入和刪除操作都可以在隊頭或隊尾進行，沒有固定限制C.隊列的元素存儲可以采用鏈式存儲結構，也可以采用順序存儲結構，但鏈式存儲結構更優D.隊列在進行插入操作時，可能會出現隊滿但仍有存儲空間未被使用的情況24、堆是一種特殊的樹形數據結構，分為大頂堆和小頂堆。大頂堆的每個節點的值都大于或等于其子節點的值。在將一組無序的數據構建成大頂堆時，以下關于構建過程的描述，正確的是：（）A.從葉子節點開始，逐步向上調整B.從根節點開始，逐步向下調整C.隨機選擇節點進行調整D.不需要進行調整，直接就是大頂堆25、設計一個±5V轉±3.3V的DC-DC電源變換電路，輸出電流不小于0.3A，給出原理圖和PCB布局。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）闡述如何使用隊列實現層次遍歷二叉樹的操作，分析算法的步驟和時間復雜度。2、（本題5分）詳細闡述如何使用選擇排序對雙向鏈表進行排序。3、（本題5分）隊列是一種常見的數據結構，論述其先進先出的特性，以及如何用循環隊列來解決假溢出問題。4、（本題5分）詳細闡述在拓撲排序中，如何處理存在多個入度為0的頂點的情況。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，使用堆排序算法對一個整數數組進行排序。2、（本題5分）詳細設計B樹中處理節點刪除導致樹結構變化的算法，并模擬測試。3、（本題5分）設計跳表中節點刪除時對多層結構的調整算法，保證查找性能。4、（本題5分）設計一個程序，利用數組實現對一組數據的快速選擇算法，找到第k小的元素。5、（本題5分）設計一個程序，在給定的無向圖中找出所有的橋，輸出橋的邊。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在一個圖書館的文獻檢索系統中，需要記錄文獻信息、分類目錄和檢索歷史。文獻信息包括文獻ID、文獻標題、作者、出版年份、摘要，分類目錄包括目錄ID、目錄名稱、父目錄ID，檢索歷史包括檢索ID、用戶ID、檢索關鍵詞、檢索時間。請設計數據結構來管理文獻檢索數據，實現文獻的快速檢索、分類瀏覽、檢索歷史記錄，并根據檢索歷史推薦相關文獻。2、（本題10分）一個快遞公司的包裹跟蹤系統需要記錄包裹的單號、運輸路徑、當前位置和預計送達時間。設計合適的數據結構來實現包裹狀態的實時查詢