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《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批閱人一、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、運用電子信息工程知識，設計一個智能電網的監控與管理系統，實現電力參數監測、故障診斷和遠程控制。2、利用鎖相環技術設計一個頻率合成器，能夠輸出穩定的、可調節的頻率信號，給出頻率合成器的整體架構和各部分的詳細設計。3、設計一個帶通有源濾波器電路，中心頻率為1kHz，帶寬為200Hz，通帶增益為5倍，通帶波紋小于0.8dB，阻帶衰減不小于40dB，輸入信號頻率范圍為0-2kHz。4、設計一個基于Wi-Fi的遠程監控系統，使用攝像頭采集圖像，并通過網絡將圖像傳輸到遠程客戶端進行實時監控。5、設計一個基于微波技術的雷達測距系統，能夠準確測量目標物體的距離，并具有較高的分辨率和抗干擾能力。6、假設要實現一個LRU（最近最少使用）緩存淘汰策略，用于管理有限的內存空間以存儲經常訪問的數據。為了有效地實現這個策略，以下哪種數據結構是關鍵？（）A.雙向鏈表結合哈希表B.棧結合數組C.隊列結合樹D.堆結合鏈表7、設計一個基于模擬比較器和觸發器的脈沖整形電路，將不規則脈沖整形為標準脈沖。8、設計一個移動通信系統中的切換控制模塊，能夠根據信號強度和質量實現平滑切換，分析切換成功率。9、設計一個集成電路制造中光刻膠的選擇和涂覆工藝優化方案，提高光刻質量。10、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。11、設計一個基于ADC和微控制器的風速測量系統，能夠測量0-30m/s的風速，精度達到0.1m/s。12、設計一個基于LTC3862的降壓型DC-DC轉換器，輸入電壓為12V，輸出電壓為5V/3A，給出電路設計和效率分析。13、設計一個程控放大器，增益可在1至100倍之間程控調節，精度為1%，給出電路設計和控制邏輯。14、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。15、設計一個基于無線通信技術的智能環境監測站，能夠監測溫度、濕度、氣壓、風速等多種環境參數。16、設計一個高頻開關電源，輸出電壓為24V/10A，效率不低于85%，給出拓撲結構選擇和元件參數計算。17、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18、設計一個基于數字信號處理器（DSP）的音頻處理系統，能夠實現音頻濾波、降噪和均衡等功能，提供算法實現和代碼優化思路。19、設計一個基于ZigBee技術的無線智能家居安防系統，能夠實時監測門窗狀態、煙霧濃度、入侵情況等，并進行報警。20、設計一個智能水質監測傳感器節點，能夠實時監測水質參數并通過無線方式傳輸數據，給出節點的硬件設計和低功耗實現。21、假設正在設計一個資源分配系統，需要管理有限的資源，并根據請求的優先級和時間進行分配。以下哪種數據結構可以有效地支持資源的分配和管理？（）A.最小堆，獲取最小優先級的請求B.最大堆，處理最高優先級的請求C.鏈表，順序分配資源D.數組，通過索引分配資源22、利用電力電子技術設計一個太陽能充電控制器，實現對太陽能電池板輸出的電能進行有效管理和存儲。23、在排序算法中，選擇排序是一種簡單的排序方法，以下關于選擇排序的描述，正確的是：（）A.選擇排序在每一輪選擇未排序部分的最小元素，與當前位置的元素交換B.選擇排序在最好和最壞情況下的時間復雜度都是O(nlogn)C.選擇排序是一種穩定的排序算法，不會改變相同元素的相對順序D.選擇排序的空間復雜度較高，需要額外的大量輔助空間24、鏈表是一種常見的鏈式存儲結構。在鏈表中，又分為單鏈表、雙向鏈表和循環鏈表等。以下關于鏈表的敘述中，錯誤的是（）A.單鏈表中每個節點只有一個指向后繼節點的指針B.雙向鏈表中每個節點有兩個指針，分別指向前驅節點和后繼節點C.循環鏈表的尾節點指針指向頭節點，形成一個環形結構D.鏈表的插入和刪除操作在任何位置都能高效完成，時間復雜度為O(1)25、設計一個光通信收發模塊的驅動電路，能夠穩定驅動光收發器件，給出電路設計和性能測試結果。26、運用電子電路知識，設計一個用于工業自動化的壓力傳感器信號調理電路，將傳感器輸出信號轉換為標準電壓或電流信號。27、設計一個高通有源濾波器電路，截止頻率為500Hz，通帶增益為1倍，通帶波紋小于0.5dB，阻帶衰減不小于30dB，輸入信號頻率范圍為0-1kHz。28、設計一個基于壓力傳感器的稱重系統，能夠測量較大物體的重量，并具有超載報警功能。29、在一棵二叉樹中，如果度為2的節點有10個，那么度為0的節點數量可能是（）A.10B.11C.9D.無法確定30、在一個操作系統的進程調度中，多個進程需要競爭CPU資源，系統根據進程的優先級和等待時間進行調度。以下哪種數據結構可以有效地管理進程的狀態和信息？（）A.紅黑樹，平衡存儲進程數據B.鏈表，簡單記錄進程順序C.數組，按固定順序存儲進程D.堆，根據優先級調整進程位置二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某公司的人力資源管理系統需要存儲員工的培訓記錄，如員工編號、培訓課程、培訓時間、培訓成績等。系統要能夠快速查找特定員工的培訓記錄、按照培訓成績對員工進行排序、新增培訓記錄、修改培訓信息、刪除無效記錄。請設計合理的數據結構和算法，并提供代碼實現和性能分析。2、（本題5分）一個在線投票系統需要對投票項目和投票人的選擇進行管理。投票項目信息包括項目編號、項目名稱、選項等，投票人信息包括投票人編號、選擇的選項等。這些信息以線段樹的形式存儲。請設計算法實現以下功能：（1）統計某個投票項目各個選項的票數；（2）新增一個投票項目；（3）修改投票人的選擇；（4）查詢票數最多的選項。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。3、（本題5分）某醫院的醫生排班管理系統需要存儲醫生的排班信息，如醫生編號、醫生姓名、科室、排班日期、上班時間、下班時間等。系統要支持快速查找特定醫生的排班、按照上班時間對排班進行排序、新增排班、修改排班以及刪除排班。請設計合理的數據結構和算法，并提供代碼實現和性能分析。4、（本題5分）假設有一個電商網站，需要實時處理大量的訂單信息。訂單信息包括訂單號、商品名稱、購買數量、客戶姓名、收貨地址等。請設計合適的數據結構來存儲和管理這些訂單數據，并實現訂單的快速插入、查找、修改和刪除操作，同時能夠高效地統計不同商品的銷售數量。5、（本題5分）一個在線圖書評論系統需要存儲用戶對圖書的評論內容、評分和點贊數。設計數據結構來展示熱門評論和最新評論，并支持評論的搜索和排序。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（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。2、（本題5分）解釋如何使用遞歸思想實現對一個二叉樹的鏡像反轉操作。3、（本題5分）論述跳表中多層結構的構建原理和對查找性能的影響。4、（本題5分）說明二叉樹的遍歷算法在二叉樹的按層