湖南师范大学树达学院《数据结构课程设计》2024-2025学年第一学期期末试卷.doc

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湖南师范大学树达学院《数据结构课程设计》2024-2025学年第一学期期末试卷

院(系)_______ 班级_______ 学号_______ 姓名_______

题号
一
二
三
四
总分
得分

批阅人

一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）
1、设计一个基于蓝牙 5.2 的无线耳机，能够实现高品质音频播放和降噪功能，续航时间不小于 20 小时。

2、运用电子信息工程知识，设计一个智能电网的分布式能源管理系统，实现对太阳能、风能等分布式能源的有效整合和管理。

3、设计一个通信系统中的自适应编码调制（ACM）控制模块，实现根据信道条件动态调整编码和调制方式。

4、假设要对一组整数进行排序，这些整数的范围较小（例如 0 到 100），并且数据量较大。以下哪种排序算法在这种情况下可能表现最佳？（ ）
A. 冒泡排序
B. 插入排序
C. 快速排序
D. 计数排序

5、设计一个基于LTC6804的电池组监测系统，能够同时监测多个串联电池的电压和温度，给出硬件电路和软件算法。

6、设计一个基于STM8的智能车库门控制系统，能够实现自动开关、遥控和防夹功能，阐述系统组成和控制策略。

7、设计一个用于雷达系统的中频放大器，带宽为10MHz，增益为50dB，噪声系数小于5dB，阐述电路结构和器件选择。

8、设计一个基于编码器和驱动器的伺服电机控制系统，实现高精度的位置和速度控制。

9、设计一个基于单片机的智能交通信号灯控制系统，能够根据不同时间段和交通流量自动调整信号灯的时长。

10、在一个有向图中，顶点表示城市，边表示城市之间的道路，边的权重表示道路的长度。如果要使用迪杰斯特拉算法找到从源顶点到其他所有顶点的最短路径，以下哪个步骤是算法的核心？（ ）
A. 每次选择距离源顶点最近的未访问顶点
B. 从源顶点开始依次访问所有顶点
C. 不断更新顶点的距离值
D. 随机选择一个顶点作为起始点

11、设计一个集成电路制造中的化学气相沉积（CVD）设备控制系统，优化工艺参数。

12、设计一个基于模拟积分器和比较器的电压-频率转换器（VFC），分析其性能特点。

13、插入排序是一种简单直观的排序算法。关于插入排序的工作方式，以下描述哪一项是不正确的？（ ）
A. 插入排序将待排序的元素逐个插入到已排序的部分中，从而逐步完成排序
B. 插入排序在最坏情况下的时间复杂度为 O(n^2)，在最好情况下的时间复杂度为 O(n)
C. 插入排序是一种稳定的排序算法，相同元素的相对顺序在排序前后不会改变
D. 插入排序的空间复杂度较高，通常需要额外的 O(n)空间来完成排序

14、利用电力电子技术设计一个电动汽车充电桩的功率模块，实现高效充电和电能转换。

15、利用数字逻辑电路设计一个数字时钟分频器，将输入时钟信号分频为不同频率的输出信号。

16、假设正在构建一个基因序列分析工具，需要存储大量的基因序列数据，并能够快速地比较不同基因序列的相似性和差异性。在这种情况下，以下哪种数据结构可能是最有助于提高分析效率的？（ ）
A. 后缀树，用于高效的字符串匹配和比较
B. 前缀树，快速查找基因序列的前缀
C. 二叉平衡树，保持基因序列的有序存储
D. 哈希图，快速定位特定的基因序列

17、考虑到一个图像识别系统，需要对图像中的像素进行快速的邻域访问和操作，以检测图像的特征。以下哪种数据结构可以有效地支持这种邻域操作？（ ）
A. 二维数组
B. 十字链表
C. 邻接表
D. 矩阵

18、设计一个数字频率计电路，能够测量输入信号的频率，测量范围为 1Hz 到 1MHz，精度为±1Hz。

19、在排序算法中，冒泡排序是一种简单的排序方法。以下关于冒泡排序的描述，不正确的是（ ）
A. 每次比较相邻的两个元素，将较大的元素向后移动
B. 经过 n - 1 轮比较，就可以将数组排序完成
C. 冒泡排序的时间复杂度为 O(n²)，在所有情况下性能都较差
D. 冒泡排序是一种稳定的排序算法

20、设计一个基于 ADC 的数据采集卡，能够同时采集 8 路模拟信号，采样频率不低于 100kHz，分辨率为 12 位。

二、简答题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）什么是二叉搜索树的旋转操作？在什么情况下需要进行旋转操作？请详细说明。

2、（本题5分）论述如何利用广度优先搜索算法找到图中所有的连通分量。

3、（本题5分）论述在广度优先搜索中，如何使用队列来控制搜索顺序，以及如何记录节点的访问状态。

4、（本题5分）详细说明如何在一个二叉搜索树中查找所有大于给定值的节点。

5、（本题5分）详细说明如何使用 A*算法进行启发式搜索，以及如何设计合适的估价函数以提高搜索效率。

三、设计题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）设计一个算法，在一个字符串中找出所有以元音字母开头和辅音字母结尾的单词。

2、（本题5分）设计一个程序，使用合适的数据结构存储一个在线音乐平台的用户听歌时长统计信息，支持按歌曲和用户进行统计。

3、（本题5分）设计一个算法，利用哈希表存储学生姓名和学号，解决冲突采用链地址法，实现查找和插入操作。

4、（本题5分）设计一个程序，使用插入排序算法对给定的整数数组进行排序，输出排序后的数组。

5、（本题5分）使用双向链表和最小生成树算法，设计一个程序，为一个物流网络规划最优的运输路线。

四、综合题（本大题共3个小题，共30分)
1、（本题10分）某在线招聘平台的简历筛选系统需要根据职位要求对求职者的简历进行筛选和匹配。简历包括求职者ID、个人信息、教育背景、工作经历、技能证书，职位要求包括职位ID、所需技能、工作经验、学历要求。设计数据结构来存储简历和职位要求数据，实现快速准确的筛选和匹配，并向招聘者推荐合适的简历。

2、（本题10分）某高校的课程管理系统需要对课程的选课信息进行处理。选课信息包括课程编号、课程名称、授课教师、选课学生名单等。这些信息以队列和栈的组合形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）按照选课先后顺序输出选课学生名单；（2）撤销某个学生的选课；（3）统计每门课程的选课人数；（4）调整选课顺序，将优先选课的学生排在前面。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。

3、（本题10分）某在线教育平台需要对课程的章节内容和学生的学习进度进行管理。课程信息包括课程编号、章节标题、内容、学习进度等，学生信息包括学生编号、学习的课程等。这些信息以块状链表的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询某个学生在某门课程中的学习进度；（2）更新学生的学习进度；（3）按照学习进度对学生进行排序；（4）统计某门课程的学习完成率。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。

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