肇庆学院《数据结构与算法分析实验》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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肇庆学院
《数据结构与算法分析实验》2023-2024学年第一学期期末试卷
题号
一
二
三
四
总分
得分

批阅人

一、单选题（本大题共15个小题，每小题2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 ADC 和微控制器的温度巡检系统，能够同时测量多个点的温度，并在显示屏上显示。

2、设计一个基于数字信号处理的语音加密与解密系统，保障语音通信的安全。

3、设计一个射频收发电路，工作在特定频段，能够实现高效的信号发射和接收，同时具备良好的线性度和灵敏度。

4、基于通信中的信道编码和译码技术设计一个可靠的通信系统，提高数据传输的纠错能力。

5、归并排序是一种基于分治思想的排序算法。对于归并排序的过程和特点，以下描述哪一项是不正确的？（ ）
A. 归并排序将数组不断地分成两半，分别进行排序，然后将排序好的两部分合并起来
B. 归并排序在任何情况下的时间复杂度均为 O(n log n)，空间复杂度为 O(n)
C. 归并排序是一种稳定的排序算法，能够保持相同元素的相对顺序
D. 归并排序在处理大规模数据时，性能不如快速排序和冒泡排序

6、设计一个基于 PLC 的自动化生产线控制系统，能够实现对生产线上多个设备的顺序控制、逻辑控制和故障报警功能。

7、设计一个基于编码器和控制器的工业机器人运动轨迹控制系统，实现预定的运动轨迹。

8、利用锁相环技术设计一个频率合成器，能够输出稳定的、可调节的频率信号，给出频率合成器的整体架构和各部分的详细设计。

9、设计一个基于数字信号处理器（DSP）和摄像头的运动目标检测系统，实时检测视频中的运动目标。

10、设计一个基于蓝牙 5.3 的智能音箱，能够实现语音交互、音乐播放、智能家居控制等功能，音质清晰，响应迅速。

11、设计一个基于编码器和驱动器的机器人关节控制系统，实现关节的精确运动控制。

12、设计一个基于蓝牙模块的智能家居安防系统，能够实时监测门窗状态、入侵情况，并向用户发送报警信息。

13、设计一个基于蓝牙 Mesh 网络的智能照明系统，能够实现群组控制和场景设置，说明系统组成和网络配置。

14、设计一个基于音频功率放大器的舞台音响系统，输出功率不小于 500W，具备音效调节功能。

15、设计一个用于雷达测距的收发电路，能够测量目标距离并显示，给出射频电路设计和信号处理算法。

二、简答题（本大题共3个小题，共15分)
1、（本题5分）详细阐述在一个具有 n 个顶点的无向图中，如何使用Prim算法构造最小生成树，并分析算法的时间复杂度和正确性。

2、（本题5分）深入分析在一个具有 n 个元素的顺序表中，如何进行归并排序，并分析其空间复杂度。

3、（本题5分）简述哈希表的哈希冲突解决方法中开放寻址法的其他变体及适用场景。

三、综合题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）一个在线游戏需要对玩家的游戏数据（如得分、等级、游戏时间等）进行实时排序和更新。考虑使用平衡二叉排序树来存储这些数据。请设计算法实现以下功能：（1）插入一个新玩家的数据；（2）删除一个指定玩家的数据；（3）根据得分对玩家进行降序排序；（4）更新某个玩家的游戏时间。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。

2、（本题5分）某医院的药品库存管理系统需要对药品的种类、数量和有效期进行管理。药品信息包括药品编号、名称、数量、有效期等。这些信息以哈希桶的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询某种药品的库存数量和有效期；（2）药品入库时添加信息；（3）药品过期时删除信息；（4）统计即将过期的药品数量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。

3、（本题5分）在一个在线考试培训系统中，需要管理课程资料、练习题、模拟考试和学员成绩等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持课程资料的上传和更新，练习题和模拟考试的生成和批改，学员成绩的统计和分析，并能够根据学员的学习情况进行针对性的辅导和建议。

4、（本题5分）某电商平台需要对用户的购买记录进行分析，以了解用户的消费习惯。购买记录以链表形式存储，每个节点包含用户 ID、商品 ID、购买时间和购买金额等信息。请设计算法实现以下功能：（1）统计每个用户的总消费金额；（2）找出消费金额最高的前 10 个用户；（3）按照购买时间对购买记录进行排序。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。

5、（本题5分）某在线考试的监考系统需要实时监控考生的答题状态、行为异常和交卷时间。设计合适的数据结构和算法，保障考试的公平公正和顺利进行。

四、设计题（本大题共3个小题，共30分)
1、（本题10分）设计一个程序，使用二叉树结构存储小说的章节和字数，实现按照字数进行查找和排序。

2、（本题10分）设计一个程序，使用堆结构实现对一组任务按照紧急程度进行优先级排序。

3、（本题10分）研究跳表在内存受限环境下的优化方法和策略，并进行实验验证。

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