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頁武漢鐵路職業技術學院《數據結構與算法實踐》

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30個小題，每小題1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、設計一個音頻濾波器組，實現對不同頻段音頻的分離和處理，給出電路結構和濾波器參數設計。2、在選擇數據結構時，需要考慮多種因素。以下關于數據結構選擇的描述，不準確的是：（）A.如果需要頻繁地在頭部和尾部進行插入和刪除操作，雙端隊列可能是一個合適的選擇B.當數據的查找操作遠多于插入和刪除操作，且數據量較大時，二叉搜索樹可能比鏈表更合適C.對于需要快速合并操作的場景，如多個有序序列的合并，優先隊列可能是一個好的選擇D.數據結構的選擇只取決于操作的類型和頻率，不需要考慮數據的特點和規模3、考慮一個物流配送系統，需要根據客戶的地址和訂單需求規劃最優的配送路線。同時，要能夠實時更新路況信息，并重新計算最優路線。在這種情況下，以下哪種數據結構和算法的組合最適合解決這個問題？（）A.迪杰斯特拉算法和鄰接表B.弗洛伊德算法和矩陣C.廣度優先搜索算法和鏈表D.深度優先搜索算法和棧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、字典樹（Trie）是一種用于存儲字符串的數據結構。對于字典樹的優勢和應用，以下描述哪一項是不正確的？（）A.字典樹在查找、插入和刪除字符串時效率很高B.常用于文本自動完成、詞頻統計等應用場景C.字典樹的空間利用率很高，適合存儲大量的字符串D.字典樹對于前綴匹配的查詢操作特別有效6、設計一個基于光電傳感器的自動化立體車庫車輛檢測與引導系統，提高車庫的空間利用率和停車效率。7、設計一個數字信號調制解調高速電路，能夠實現更高的數據傳輸速率，提高通信效率。8、設計一個模擬電路，用于放大音頻信號，要求具有低噪聲、高增益和寬頻帶的特性，同時能夠對輸入信號進行一定程度的濾波處理。9、設計一個基于陀螺儀和加速度計的姿態測量系統，能夠實時獲取物體的姿態信息。10、在一個數據庫的索引結構中，如果需要支持范圍查詢（例如查找年齡在20到30歲之間的用戶），以下哪種數據結構可能是最適合的？（）A.B樹，便于范圍查找B.二叉搜索樹，快速定位節點C.哈希表，直接獲取特定鍵的值D.棧，存儲查詢過程中的中間結果11、設計一個簡易的數字頻率計，能夠測量1Hz至100kHz范圍內的正弦波、方波和三角波的頻率，精度達到0.1%，請詳細說明系統設計方案，包括硬件和軟件部分。12、在鏈表這種數據結構中，每個節點包含數據和指向下一個節點的指針。假設存在一個單向鏈表，包含元素10、20、30、40、50，其中頭節點存儲的值為10。如果要刪除值為30的節點，需要對鏈表進行相應的操作。以下哪種操作步驟是正確的？（）A.從頭節點開始遍歷，找到值為30的節點，將其直接刪除B.從頭節點開始遍歷，找到值為30的節點，將其前一個節點的指針指向其后一個節點C.從尾節點開始遍歷，找到值為30的節點，將其刪除D.無需遍歷，直接刪除值為30的節點13、設計一個基于單片機的溫度監測與控制系統，能夠實時采集環境溫度，當溫度超過設定閾值時，啟動相應的降溫或升溫設備。14、數據結構是計算機存儲、組織數據的方式。在研究數據結構時，線性表是一種基礎的數據結構。以下關于線性表的描述，錯誤的是（）A.線性表可以順序存儲，也可以鏈式存儲B.順序存儲的線性表可以隨機訪問任意元素，時間復雜度為O(1)C.鏈式存儲的線性表在插入和刪除操作時，不需要移動大量元素，效率較高D.線性表的長度是固定的，不能動態變化15、設計一個基于編碼器的電機位置控制系統，能夠精確控制電機的轉動角度和位置。16、使用單片機設計一個智能灌溉系統，能夠根據土壤濕度自動控制灌溉設備的開啟和關閉，節約水資源。17、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。18、利用射頻技術設計一個Zigbee無線傳感器網絡節點，用于采集環境數據并進行短距離傳輸。19、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。20、哈希表的裝填因子越大，發生沖突的可能性就越大。假設一個哈希表的容量為10，當前存儲了8個元素，裝填因子是多少？（）A.0.8B.0.2C.8D.221、設計一個帶通橢圓濾波器電路，中心頻率為1kHz，帶寬為200Hz，通帶波紋小于0.3dB，阻帶衰減不小于60dB，輸入信號頻率范圍為0-2kHz。22、設計一個液晶顯示器（LCD）的驅動電路，能夠實現圖像的清晰顯示，具有對比度調節功能。23、設計一個光耦驅動電路，用于驅動大功率負載，給出電路參數和可靠性分析。24、設計一個基于藍牙5.0技術的無線音頻傳輸系統，實現高質量的音頻數據傳輸，給出系統的性能測試結果。25、設計一個圖像處理中的圖像壓縮率失真優化方案，分析壓縮效率和圖像質量的平衡。26、設計一個高通濾波器，截止頻率為500Hz，通帶增益為2，阻帶衰減大于30dB，采用切比雪夫濾波器設計，給出電路參數和仿真結果。27、設計一個基于Wi-Fi的無線視頻監控系統，實現實時視頻傳輸和遠程控制，闡述系統組成和網絡配置。28、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。29、設計一個數字頻率計多功能電路，能夠同時測量頻率、周期、占空比等參數，并且具有數據存儲和打印功能。30、利用模擬電路技術，設計一個用于醫療成像設備的高壓電源電路，提供穩定的高電壓輸出。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某在線圖書館的圖書借閱系統需要記錄圖書的借閱者、借閱時間、應還時間、是否逾期等信息。設計數據結構來管理圖書借閱情況，支持借閱、歸還、續借等操作，能夠及時提醒借閱者歸還圖書并統計圖書的借閱頻率。2、（本題5分）一個在線游戲的排行榜系統需要記錄玩家的得分和排名信息。玩家信息包括玩家ID、得分、排名。請設計數據結構來實現排行榜的實時更新，能夠快速查詢玩家的排名、計算排名變化，并支持新玩家的加入和舊玩家的退出。3、（本題5分）某城市的公交卡充值管理系統需要存儲充值記錄，包括充值編號、卡號、充值金額、充值時間等。系統要實現快速查找特定卡號的充值記錄、按照充值金額對記錄進行排序、新增充值、刪除錯誤充值記錄。請確定合適的數據結構，并詳細闡述算法和代碼實現，同時討論性能優化策略。4、（本題5分）一個在線游戲的排行榜系統需要記錄玩家的游戲得分、排名、游戲時長等信息。設計數據結構來實時更新排行榜，支持按得分、排名、游戲時長等條件進行排序和查詢，能夠處理玩家得分變化時的排名調整。5、（本題5分）某電商平臺需要對商品的銷售數據進行分析和處理。銷售數據包括商品編號、銷售數量、銷售日期等信息。請設計合適的數據結構來存儲這些數據，并實現以下功能：快速查找特定商品在某段時間內的銷售總量；按照銷售數量對商品進行排序；能夠方便地插入和刪除銷售記錄。請詳細描述數據結構的選擇、算法設計以及代碼實現。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）探討在一個具有n個頂點的無向圖中，如何進行圖的最小頂點覆蓋問題的求解。2、（本題5分）深入分析在具有n個元素的堆中，如何進行堆的插入和刪除操作，并說明其時間復雜度。3、（本題5分）論述伸展樹在處理隨機數據時的性能表現和優化措施。4、（本題5分）對于一