云南中医药大学《数据结构与算法Ⅱ》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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云南中医药大学
《数据结构与算法Ⅱ》2023-2024学年第一学期期末试卷
题号
一
二
三
四
总分
得分

一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30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FPGA的图像旋转系统，能够对输入图像进行90度、180度和270度旋转，说明算法和硬件实现。

2、采用模拟电子技术设计一个高精度电流源，提供稳定的输出电流，具有良好的负载调整率。

3、设计一个基于运算放大器的音频功率放大器，能够驱动一定阻抗的扬声器，输出足够的功率且具有较小的失真。

4、基于通信编码技术设计一个纠错编码系统，能够对传输的数据进行编码和纠错，提高数据传输的可靠性。

5、假设要设计一个程序来管理一个图书馆的书籍库存系统，需要能够快速查找、插入和删除书籍信息。考虑到书籍数量可能很大，并且操作频繁，以下哪种数据结构可能是最适合的？（ ）
A. 数组，存储固定数量的元素，插入和删除操作效率较低
B. 链表，动态存储元素，插入和删除操作方便，但查找效率相对较低
C. 栈，遵循后进先出原则，不适合频繁的查找和删除任意位置的元素
D. 队列，先进先出，适用于排队场景，不太适合此库存管理需求

6、若要在一个链表中删除一个指定节点，以下哪个操作是必须先完成的？（ ）
A. 找到要删除节点的前一个节点
B. 找到要删除节点的后一个节点
C. 释放要删除节点所占用的存储空间
D. 更新链表的头指针

7、设计一个基于 FPGA 的图像边缘检测系统，能够对输入的灰度图像进行边缘检测，并输出边缘图像。

8、设计一个基于霍尔效应的磁场测量仪，能够测量 0 - 1T 的磁场强度，精度达到 0.01T。

9、设计一个数字电视信号的传输系统，包括调制、编码和发射模块，满足特定的传输标准和质量要求。

10、设计一个简单的无线充电器，能够为手机等设备进行无线充电，给出充电器的电路原理和设计参数。

11、设计一个基于ARM的工业控制计算机，实现对工业生产过程的实时监控和控制，描述计算机的硬件架构和软件系统。

12、设计一个基于 555 定时器的脉冲发生器，产生频率和占空比可调的方波脉冲信号，频率范围为 1Hz - 100kHz。

13、设计一个用于工业自动化的编码器接口电路，能够接收增量式编码器和绝对式编码器的信号，并将其转换为数字信号供控制器处理，给出电路设计和信号处理方法。

14、设计一个简单的触摸显示屏控制系统，能够实现触摸操作的响应和显示内容的更新，阐述硬件电路和软件驱动的实现方法。

15、数据结构是计算机科学中重要的研究领域，它对程序的性能和效率有着关键影响。以下关于数据结构的描述，错误的是：（ ）
A. 数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合
B. 数据结构主要研究数据的逻辑结构、存储结构以及对数据的操作
C. 数据结构只关注数据的存储方式，不考虑数据的处理效率
D. 选择合适的数据结构可以提高程序的运行速度和节省存储空间

16、设计一个数字温度计湿度计电路，能够同时测量环境温度和湿度，温度精度为±0.1℃，湿度精度为±2%RH。

17、设计一个用于新能源汽车电池管理的均衡电路，提高电池组的使用寿命和性能，给出电路原理和控制策略。

18、在一个长度为 n 的顺序表中，删除第 i 个元素（1 <= i <= n），需要移动的元素个数为（ ）
A. i B. n - i C. n - i + 1 D. n - i - 1

19、在一个社交网络分析程序中，需要表示用户之间的关注关系，并能够快速地找出某个用户的直接关注者和被关注者，以及计算用户之间的最短路径。以下哪种数据结构最适合用于构建这样的社交网络模型？（ ）
A. 邻接矩阵，直观表示节点之间的连接关系
B. 邻接表，节省存储空间并支持快速遍历
C. 十字链表，便于双向操作和动态修改
D. 双向链表，方便查找前后节点的关系

20、设计一个基于单片机的水位控制系统，能够自动控制水泵的启停，保持水位在设定范围内。

21、队列也是一种常见的数据结构，与栈有不同的特点。对于队列的操作，以下说法正确的是：（ ）
A. 队列的插入操作在队尾进行，删除操作在队头进行，遵循先进先出原则
B. 队列的插入和删除操作都可以在队头或队尾进行，没有固定限制
C. 队列的元素存储可以采用链式存储结构，也可以采用顺序存储结构，但链式存储结构更优
D. 队列在进行插入操作时，可能会出现队满但仍有存储空间未被使用的情况

22、设计一个基于STM32的智能小车控制系统，能够实现自动避障、循迹和蓝牙遥控功能，描述硬件选型和软件编程思路。

23、对于一个具有 n 个节点的带权无向图，使用 Prim 算法生成最小生成树，其时间复杂度为：（ ）
A. O(n)
B. O(nlogn)
C. O(n^2)
D. O(ne)

24、利用射频技术设计一个蓝牙音频耳机，实现高质量的无线音频传输和控制功能。

25、设计一个基于FPGA的高速数据通信接口，实现与外部设备的高速数据传输。

26、设计一个模拟集成电路中反馈放大器的稳定性补偿电路，分析补偿效果和对性能的影响。

27、数组是一种基础的数据结构，具有一定的优点和局限性。以下关于数组的说法，不正确的是：（ ）
A. 数组的元素在内存中是连续存储的，便于随机访问
B. 数组的长度在定义后通常是固定的，不易动态扩展
C. 数组的插入和删除操作在元素较多时，效率较高
D. 数组可以用于存储相同类型的数据元素，具有较高的存储效率

28、运用通信网络技术，设计一个企业内部局域网，满足多台计算机之间的高速数据传输和资源共享需求。

29、设计一个模拟信号数字化系统的性能评估方案，包括量化误差、信噪比等指标的测量和分析。

30、设计一个音频放大器扩展电路，能够增加放大器的输出功率和音质，并且具有失真检测功能。

二、综合题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5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。

2、（本题5分）某医院的体检管理系统需要记录体检项目、体检人员信息、体检结果和建议等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现体检项目的设置，体检人员信息的录入，体检结果的存储和分析，以及个性化的体检建议生成，并能够快速查询和统计体检数据。

3、（本题5分）在一个在线课程平台上，有大量的课程信息需要管理，包括课程ID、课程名称、授课教师、课程简介、学生报名列表等。设计数据结构来存储课程数据，能够快速查询特定课程、按教师或课程类型分类、添加或删除课程、更新学生报名情况，并统计每门课程的报名人数。

4、（本题5分）某机场的航班管理系统需要存储航班的信息，如航班编号、出发地、目的地、起飞时间、降落时间、航班状态等。系统要能够快速查找特定航班、按照起飞时间对航班进行排序、新增航班、修改航班信息、取消航班。请设计合适的数据结构和算法，并给出代码实现和性能评估。

5、（本题5分）假设一个在线教育平台的问答系统需要记录问题信息、答案信息和用户互动情况。问题信息包括问题ID、问题标题、提问者ID、提问时间，答案信息包括答案ID、问题ID、回答者ID、回答内容、回答时间，用户互动情况包括互动ID、问题ID、用户ID、互动类型（点赞、评论等）。请设计数据结构来管理问答数据，实现问题的快速查找、答案的排序、用户互动的处理，并统计问题的热度和回答的质量。

三、简答题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）链表的选择排序有哪些步骤？请详细描述其实现过程。

2、（本题5分）详细论述在一个具有 n 个顶点的有向图中，如何进行图的缩点操作。

3、（本题5分）论述如何使用贪心算法解决最优装载问题。

4、（本题5分）详细说明如何在一个具有 n 个顶点的有向图中找出所有的孤立顶点。

5、（本题5分）阐述队列在操作系统中的应用，如进程调度、消息队列等，并解释其作用。

四、设计题（本大题共2个小题，共20分)
1、（本题10分）设计一个算法，利用堆结构实现对一组数据进行排序，并输出排序后的结果。

2、（本题10分）设计一个程序，使用数据结构来存储一个旅游景点的门票销售记录信息，支持按日期和门票类型进行统计。

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