江南大學《數據結構與算法》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《數據結構與算法》2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40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、設計一個基于單片機的智能煙霧報警器系統(tǒng)，能夠實時監(jiān)測環(huán)境中的煙霧濃度，當濃度超過設定閾值時發(fā)出聲光報警，并通過GSM模塊發(fā)送報警短信。2、設計一個基于單片機的水質凈化設備控制系統(tǒng)，能夠根據水質參數自動控制凈化過程。3、設計一個基于FPGA的數字濾波器，實現低通、高通、帶通和帶阻濾波功能，給出設計過程和資源利用分析。4、設計一個數字通信系統(tǒng)中的擾碼生成和解擾電路，分析擾碼對信號頻譜的影響。5、假設要實現一個緩存系統(tǒng)，當緩存滿時需要刪除最近最少使用的元素。以下哪種數據結構可以有效地支持這種操作？（）A.鏈表B.哈希表C.棧D.LRU緩存（使用雙向鏈表和哈希表）6、設計一個基于FPGA的高速數據存儲系統(tǒng)，能夠實現快速的數據寫入和讀取，給出硬件設計和存儲性能測試。7、設計一個簡單的太陽能充電控制器，能夠將太陽能電池板輸出的電能有效地存儲到蓄電池中，并防止過充和過放。8、快速排序是一種高效的排序算法。以下關于快速排序的說法，錯誤的是（）A.采用分治的思想B.平均時間復雜度為O(nlogn)C.最壞情況下的時間復雜度為O(n^2)，但概率較小D.是一種穩(wěn)定的排序算法9、設計一個具有USB接口的數字存儲設備，能夠實現數據的存儲和讀取，包括硬件接口設計和存儲管理軟件。10、設計一個數字通信系統(tǒng)中的噪聲抑制電路，降低系統(tǒng)內部噪聲對信號的影響，分析噪聲抑制效果。11、在一個圖像處理程序中，需要對圖像的像素進行頻繁的操作和存儲。如果圖像是一個二維的灰度圖像，以下哪種數據結構可能是最適合存儲像素值的？（）A.二維數組，直觀表示圖像像素B.鏈表數組，每個鏈表存儲一行像素C.二叉樹，按照像素值大小存儲D.哈希表，通過像素坐標映射值12、圖是一種復雜的數據結構。假設我們正在研究一個無向圖。以下關于圖的描述，哪一項是不準確的？（）A.圖可以用鄰接矩陣或鄰接表來存儲，不同的存儲方式適用于不同的場景B.圖的深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索算法可以用于遍歷圖中的所有節(jié)點C.在無向圖中，兩個節(jié)點之間的邊是雙向的，邊的權值通常表示節(jié)點之間的距離或關系強度D.圖的最小生成樹是唯一的，無論使用哪種算法求解13、在樹的遍歷中，先序遍歷、中序遍歷和后序遍歷可以得到不同的節(jié)點訪問順序。以下關于這三種遍歷方式的應用場景，描述錯誤的是（）A.先序遍歷常用于創(chuàng)建二叉樹的副本B.中序遍歷常用于對二叉搜索樹進行排序操作C.后序遍歷常用于計算二叉樹中節(jié)點的數量D.這三種遍歷方式的應用場景是固定的，不能相互替代14、設計一個通信系統(tǒng)中的分集接收方案，分析分集合并方式對系統(tǒng)性能的影響。15、設計一個基于數字電路的交通信號燈控制系統(tǒng)，要求能夠實現紅、綠、黃三種燈的交替閃爍，并且可以根據不同時間段調整信號燈的工作模式。16、設計一個低功耗集成電路系統(tǒng)，從電路結構、電源管理等方面考慮降低功耗，分析功耗優(yōu)化效果。17、運用數字信號處理技術，設計一個數字音頻均衡器，用戶可以根據自己的喜好調整不同頻段的音量。18、對于一個具有n個元素的有序數組，采用二分查找算法查找一個特定元素，其最壞情況下的比較次數為（）A.log?nB.nC.n/2D.log?n-119、設計一個數字頻率合成器，能夠輸出頻率在100kHz至10MHz范圍內連續(xù)可調的正弦波，給出系統(tǒng)架構和鎖相環(huán)參數計算。20、設計一個基于陀螺儀和加速度計的姿態(tài)測量系統(tǒng)，能夠實時獲取物體的姿態(tài)信息。二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）闡述后綴樹在生物信息學中的具體應用和相關技術。2、（本題5分）詳細闡述在拓撲排序的錯誤處理中，如何檢測和處理圖中存在環(huán)的情況。3、（本題5分）分析在字符串匹配中，基于字典樹的改進算法和應用。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個程序，利用線段樹和堆的組合結構，實現對一個動態(tài)整數序列的實時中位數查詢。2、（本題5分）設計一個程序，實現雙向鏈表的逆序打印功能。3、（本題5分）設計一個算法，利用鏈表實現一個棧，模擬表達式求值過程中的運算符和操作數的存儲。4、（本題5分）設計一個程序，對一個二叉搜索樹進行范圍查詢，輸出滿足條件的節(jié)點值。5、（本題5分）使用棧結構設計一個表達式計算程序，能夠處理包含括號和多種運算符的復雜表達式。四、綜合題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）一家在線醫(yī)療平臺需要管理患者的病歷信息、診斷結果和治療方案。病歷信息包括患者ID、基本信息、癥狀描述，診斷結果包括診斷ID、患者ID、診斷結論，治療方案包括方案ID、患者ID、治療步驟。設計數據結構來存儲這些醫(yī)療