華南理工大學《數據結構與算法》2022-2023學年第一學期期末試卷

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2022-2023學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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、歸并排序是一種基于分治思想的排序算法。對于歸并排序的描述，不正確的是（）A.歸并排序將待排序序列不斷分成兩半，然后合并B.歸并排序在最壞、最好和平均情況下的時間復雜度均為O(nlogn)C.歸并排序需要額外的存儲空間來輔助排序D.歸并排序是一種不穩(wěn)定的排序算法2、設計一個直流穩(wěn)壓電源，能夠將輸入的不穩(wěn)定直流電壓轉換為穩(wěn)定的輸出電壓，輸出電壓可在一定范圍內調節(jié)，給出電路原理圖和元件參數選擇。3、設計一個基于ARMCortex-M7的電機驅動控制器，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。4、隊列也是一種特殊的線性表，其操作遵循先進先出的原則。對于隊列的特點和應用，以下說法錯誤的是（）A.隊列可以用于實現廣度優(yōu)先搜索算法B.循環(huán)隊列可以解決順序隊列的假溢出問題C.隊列在插入元素時總是在隊尾進行，刪除元素時總是在隊頭進行D.隊列中的元素存儲順序和入隊順序一定相同5、設計一個基于模擬比較器和觸發(fā)器的脈沖整形電路，將不規(guī)則脈沖整形為標準脈沖。6、設計一個基于單片機的溫度控制系統(tǒng)，能夠實時監(jiān)測環(huán)境溫度，并通過控制加熱或制冷設備將溫度穩(wěn)定在設定范圍內，給出硬件電路和軟件程序設計。7、設計一個基于數字信號處理的語音識別系統(tǒng)，能夠對特定的語音指令進行識別和響應，分析其識別準確率和實時性。8、設計一個具有自動增益控制和濾波功能的音頻前置放大器，給出電路設計和性能指標測試。9、設計一個基于模擬比較器和定時器的脈沖寬度測量系統(tǒng)，能夠測量脈沖的寬度。10、基于可編程邏輯器件（如FPGA）設計一個數字時鐘系統(tǒng)，具備時分秒顯示、設置時間和鬧鐘功能，闡述設計思路和實現過程。11、設計一個基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)，實現車輛的存取、車位的分配和安全監(jiān)控功能。12、設計一個LED調光電路，能夠調節(jié)LED燈的亮度，調光范圍為0%到100%，并且具有記憶功能。13、設計一個基于數字信號處理的語音增強系統(tǒng)，能夠在噪聲環(huán)境下提高語音的清晰度和可懂度。14、設計一個通信系統(tǒng)中的數字調制與解調電路，支持ASK、FSK、PSK等調制方式，能夠對輸入的數字信號進行調制，并準確解調恢復出原始信號，詳細說明設計方案和實現過程。15、想象一個需要快速判斷一個字符串是否為回文的場景。以下哪種數據結構和算法的組合可能是最有效的？（）A.利用棧將字符串逆序，然后與原字符串比較B.使用雙指針從字符串兩端向中間移動進行比較C.將字符串存儲在樹中，進行遍歷比較D.通過哈希函數計算字符串的特征值進行判斷16、設計一個無線傳感器網絡的節(jié)點定位系統(tǒng)，能夠確定節(jié)點的位置信息，描述系統(tǒng)的原理和實現方法。17、設計一個基于Zigbee技術的無線傳感器網絡節(jié)點，實現環(huán)境參數的采集和傳輸，描述節(jié)點的硬件結構和軟件通信協議。18、設計一個音頻混音器，能夠將多路音頻信號進行混合，給出系統(tǒng)方案和電路實現。19、設計一個基于光電傳感器的生產線產品計數與分揀系統(tǒng)，能夠自動計數和分揀不同規(guī)格的產品。20、設計一個基于音頻功率放大器的舞臺音響系統(tǒng)，輸出功率不小于500W，具備音效調節(jié)功能。21、設計一個基于單片機的智能電表系統(tǒng)，能夠測量電壓、電流、功率、電量等參數，并具備遠程抄表功能。22、設計一個基于FPGA的數字信號調制系統(tǒng)，支持多種數字調制方式（如8PSK、64QAM等）。23、根據傳感器技術，設計一個用于水質監(jiān)測的生物傳感器系統(tǒng)，能夠檢測水中特定生物標志物的濃度。24、設計一個基于音頻功率放大器的家庭影院音響系統(tǒng)，具備環(huán)繞聲效果和低音增強功能。25、設計一個智能溫度傳感器，能夠通過數字接口輸出溫度數據，并具有低功耗特性，闡述傳感器的原理和電路設計。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋如何判斷一個二叉樹是否為對稱二叉樹，給出算法步驟和代碼實現。2、（本題5分）在一個具有n個元素的有序數組中，如何查找第一個大于給定值的元素，給出算法步驟和時間復雜度分析。3、（本題5分）比較冒泡排序和快速排序在不同規(guī)模數據下的性能表現，并分析原因。4、（本題5分）說明二叉樹的遍歷算法在二叉樹的子樹判斷問題、樹的子結構問題中的應用。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細設計B樹刪除操作中兄弟節(jié)點借調元素的過程，模擬實際場景測試。2、（本題5分）使用圖的廣度優(yōu)先搜索算法，設計一個程序，找出網絡中兩個節(jié)點之間的最短通信路徑。3、（本題5分）實現一個算法，計算一個圖的匹配。4、（本題5分）設計一個程序，在給定的雙向鏈表中插入一個節(jié)點，輸出插入后的鏈表。5、（本題5分）設計一個程序，使用棧結構判斷一個字符串中的括號是否匹配，若不匹配，指出錯誤位置。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一個在線課程平臺的作業(yè)管理系統(tǒng)需要記錄作業(yè)信息、學生提交情況和教師批改情況。作業(yè)信息包括作業(yè)ID、課程ID、作業(yè)內容、截止時間，學生提交情況包括學生ID、作業(yè)ID、提交時間、提交內容，教師批改情況包括作業(yè)ID、批改時間、批改分數、評語。請設計數據結構來管理作業(yè)數據，實現作業(yè)的發(fā)布、提交、批改、查詢，并統(tǒng)計學生的作業(yè)完成情況。2、（本題10分）某小區(qū)的物業(yè)管理系統(tǒng)需要存儲房屋信息，如房屋編號、業(yè)主姓名、房屋面積、物業(yè)費繳納情況等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定房屋、按照房屋面積對房屋進行排序、新增房屋、修改業(yè)主信息、催繳物業(yè)費。請設計合適的數據結構和算法，并給出代碼實現和性能評估。3、（本題10分）某電商平臺的優(yōu)惠券發(fā)放系統(tǒng)需要對優(yōu)惠券的類型、面額、使用條件和發(fā)放記錄進行管理。優(yōu)惠券信息包括優(yōu)惠券編號