站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共2頁新疆藝術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實踐》2024-2025學(xué)年第一學(xué)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(shè)計一個基于CPLD的數(shù)字信號發(fā)生器，能夠產(chǎn)生多種復(fù)雜的數(shù)字信號，包括信號類型選擇和參數(shù)設(shè)置。2、設(shè)計一個用于電動汽車的電池管理系統(tǒng)（BMS），能夠監(jiān)測電池電壓、電流、溫度等參數(shù)，實現(xiàn)均衡充電和過充過放保護，闡述系統(tǒng)架構(gòu)和控制策略。3、假設(shè)要實現(xiàn)一個高效的字符串匹配算法，能夠在一個長文本中快速找到給定的模式字符串的所有出現(xiàn)位置。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合是常見的解決方案？（）A.KMP算法結(jié)合數(shù)組B.暴力匹配算法結(jié)合鏈表C.后綴樹D.字典樹結(jié)合貪心算法4、設(shè)計一個基于單片機的智能灌溉系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度自動控制灌溉設(shè)備的開啟和關(guān)閉。5、運用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計一個企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)，滿足多臺計算機之間的高速數(shù)據(jù)傳輸和資源共享需求。6、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，查找操作也是常見的操作之一。順序查找適用于無序數(shù)組，其平均時間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(logn)D.O(1)7、設(shè)計一個基于PLC的熱電廠鍋爐控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對鍋爐水位、蒸汽壓力、溫度等參數(shù)的自動控制。8、在一個需要對電話號碼進行存儲和快速檢索的場景中，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.二叉搜索樹，按照電話號碼的數(shù)字大小進行存儲和查找B.哈希表，通過合適的哈希函數(shù)可以快速定位電話號碼C.跳表，提供了較好的查找性能，但實現(xiàn)相對復(fù)雜D.線段樹，主要用于區(qū)間操作，不適合電話號碼檢索9、設(shè)計一個基于模擬乘法器的調(diào)幅（AM）信號發(fā)生器，能夠產(chǎn)生幅度調(diào)制的正弦波信號，并分析其調(diào)制深度和失真度。10、在排序算法中，冒泡排序是一種簡單的排序方法。以下關(guān)于冒泡排序的描述，不正確的是（）A.每次比較相鄰的兩個元素，將較大的元素向后移動B.經(jīng)過n-1輪比較，就可以將數(shù)組排序完成C.冒泡排序的時間復(fù)雜度為O(n2)，在所有情況下性能都較差D.冒泡排序是一種穩(wěn)定的排序算法11、設(shè)計一個基于單片機的溫度和濕度監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r采集溫濕度數(shù)據(jù)，并通過液晶顯示屏顯示，同時具備報警功能。12、設(shè)計一個基于數(shù)字邏輯的電梯控制系統(tǒng)，實現(xiàn)電梯的上下運行、樓層?？亢统貓缶裙δ?。13、利用射頻電路設(shè)計一個無線遙控器，能夠控制多個設(shè)備的工作狀態(tài)，給出遙控器的工作頻率和控制距離。14、利用射頻技術(shù)設(shè)計一個藍牙音頻耳機，實現(xiàn)高質(zhì)量的無線音頻傳輸和控制功能。15、設(shè)計一個基于藍牙的智能手表，能夠顯示時間、計步、監(jiān)測心率和接收手機通知，描述硬件和軟件設(shè)計。16、設(shè)計一個數(shù)字通信系統(tǒng)中的噪聲抑制電路，降低系統(tǒng)內(nèi)部噪聲對信號的影響，分析噪聲抑制效果。17、根據(jù)傳感器原理，設(shè)計一個用于智能農(nóng)業(yè)的土壤肥力檢測系統(tǒng)，能夠快速檢測土壤中的氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量。18、運用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計一個遠程醫(yī)療診斷系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實現(xiàn)患者數(shù)據(jù)的實時傳輸和醫(yī)生的遠程診斷。19、使用單片機設(shè)計一個智能煙霧報警器，能夠靈敏檢測煙霧并及時發(fā)出警報。20、設(shè)計一個基于ARMCortex-M7的電機驅(qū)動控制器，支持無刷直流電機和永磁同步電機，給出控制算法和硬件接口。21、設(shè)計一個基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對污水的處理過程進行自動控制，包括加藥、攪拌、沉淀等環(huán)節(jié)。22、設(shè)計一個基于FPGA的視頻圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像縮放、旋轉(zhuǎn)、灰度化等基本操作。23、假設(shè)正在設(shè)計一個網(wǎng)絡(luò)爬蟲程序，需要存儲已經(jīng)訪問過的網(wǎng)頁URL，并快速判斷一個新的URL是否已經(jīng)被訪問過。由于需要處理大量的URL，內(nèi)存使用效率也很重要。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于解決這個問題？（）A.集合，快速判斷元素是否存在B.鏈表，順序存儲訪問過的URLC.棧，按照訪問順序存儲URLD.隊列，先進先出地處理URL24、設(shè)計一個高速數(shù)據(jù)采集卡，采樣率達到200MSa/s，分辨率為14位，輸入范圍為±10V，說明硬件選型和驅(qū)動開發(fā)。25、設(shè)計一個用于智能手機的充電管理電路，支持快充和普通充電模式，具備過壓、過流和過熱保護功能，闡述電路原理和芯片選型。26、歸并排序是一種基于分治思想的排序算法。以下關(guān)于歸并排序的描述，不正確的是（）A.空間復(fù)雜度為O(n)B.是一種穩(wěn)定的排序算法C.最壞、最好和平均時間復(fù)雜度均為O(nlogn)D.不能用于鏈表的排序27、設(shè)計一個基于LoRaWAN的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備，實現(xiàn)低功耗遠距離數(shù)據(jù)傳輸，給出硬件架構(gòu)和軟件流程。28、在有向圖中，拓撲排序是一種重要的操作。拓撲排序用于將有向無環(huán)圖中的頂點排成一個線性序列，使得對于圖中的每條有向邊(u,v)，頂點u在序列中都排在頂點v之前。以下關(guān)于拓撲排序的描述，錯誤的是：（）A.拓撲排序的結(jié)果可能不唯一B.有向有環(huán)圖也可以進行拓撲排序C.可以使用深度優(yōu)先搜索或廣度優(yōu)先搜索來實現(xiàn)拓撲排序D.拓撲排序常用于任務(wù)調(diào)度等問題29、設(shè)計一個基于編碼器和驅(qū)動器的機器人關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)關(guān)節(jié)的精確運動控制。30、設(shè)計一個基于CPLD的數(shù)字頻率計，測量范圍為1Hz至100MHz，精度為1Hz，給出硬件描述語言代碼和測試結(jié)果。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線教育平臺的課程評價管理系統(tǒng)需要存儲課程評價信息，如課程編號、評價內(nèi)容、評價者、評價分數(shù)、評價時間等。系統(tǒng)要支持快速查找特定課程的評價、按照評價分數(shù)對評價進行排序、新增評價、修改評價、刪除惡意評價。請選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細說明算法和代碼實現(xiàn)，以及性能評估。2、（本題5分）在一個在線考試培訓(xùn)系統(tǒng)中，需要管理課程資料、練習(xí)題、模擬考試和學(xué)員成績等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持課程資料的上傳和更新，練習(xí)題和模擬考試的生成和批改，學(xué)員成績的統(tǒng)計和分析，并能夠根據(jù)學(xué)員的學(xué)習(xí)情況進行針對性的輔導(dǎo)和建議。3、（本題5分）一個學(xué)校的教師教學(xué)評價管理系統(tǒng)需要存儲教師評價信息，如教師編號、教師姓名、評價課程、評價分數(shù)、評價內(nèi)容等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定教師的評價、按照評價分數(shù)對教師進行排序、新增評價、修改評價以及刪除評價。請設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并給出代碼實現(xiàn)和性能分析。4、（本題5分）某公司的員工信息（包括員工編號、姓名、年齡、部門、工資等）以哈希表的形式存儲。由于公司規(guī)模擴大，員工數(shù)量急劇增加，導(dǎo)致哈希沖突頻繁。請?zhí)岢龈倪M方案，重新設(shè)計哈希函數(shù)和解決沖突的方法，并分析改進后的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。同時，實現(xiàn)以下功能：（1）查找特定員工的信息；（2）統(tǒng)計每個部門的員工人數(shù)。5、（本題5分）某公司的項目進度跟蹤系統(tǒng)需要記錄項目的各個階段、負責(zé)人、開始時間、預(yù)計結(jié)束時間、實際進度等信息。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來直觀展示項目進度，支持項目階段的調(diào)整、負責(zé)人變更等操作，能夠及時發(fā)現(xiàn)項目延期風(fēng)險并進行預(yù)警。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細說明隊列的應(yīng)用場景，如任務(wù)調(diào)度、廣度優(yōu)先搜索等，給出相應(yīng)的算法步驟和實現(xiàn)代碼。2、（本題5分）論述并查集的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作，以及在解決集合合并和查詢問題中的應(yīng)用。3、（本題5分）描述二叉樹的層次遍歷方法，并說明其實現(xiàn)思路。4、（本題5分）解釋線段樹在處理多個