華南理工大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)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?qū)⒋判蛐蛄胁粩喾殖蓛砂?，然后合并B.歸并排序在最壞、最好和平均情況下的時(shí)間復(fù)雜度均為O(nlogn)C.歸并排序需要額外的存儲(chǔ)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(shè)計(jì)一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，能夠?qū)⑤斎氲牟环€(wěn)定直流電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的輸出電壓，輸出電壓可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，給出電路原理圖和元件參數(shù)選擇。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ARMCortex-M7的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，支持無刷直流電機(jī)和永磁同步電機(jī)，給出控制算法和硬件接口。4、隊(duì)列也是一種特殊的線性表，其操作遵循先進(jìn)先出的原則。對于隊(duì)列的特點(diǎn)和應(yīng)用，以下說法錯(cuò)誤的是（）A.隊(duì)列可以用于實(shí)現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索算法B.循環(huán)隊(duì)列可以解決順序隊(duì)列的假溢出問題C.隊(duì)列在插入元素時(shí)總是在隊(duì)尾進(jìn)行，刪除元素時(shí)總是在隊(duì)頭進(jìn)行D.隊(duì)列中的元素存儲(chǔ)順序和入隊(duì)順序一定相同5、設(shè)計(jì)一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)脈沖。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測環(huán)境溫度，并通過控制加熱或制冷設(shè)備將溫度穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)，給出硬件電路和軟件程序設(shè)計(jì)。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的語音識(shí)別系統(tǒng)，能夠?qū)μ囟ǖ恼Z音指令進(jìn)行識(shí)別和響應(yīng)，分析其識(shí)別準(zhǔn)確率和實(shí)時(shí)性。8、設(shè)計(jì)一個(gè)具有自動(dòng)增益控制和濾波功能的音頻前置放大器，給出電路設(shè)計(jì)和性能指標(biāo)測試。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬比較器和定時(shí)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(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)，具備時(shí)分秒顯示、設(shè)置時(shí)間和鬧鐘功能，闡述設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)過程。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛的存取、車位的分配和安全監(jiān)控功能。12、設(shè)計(jì)一個(gè)LED調(diào)光電路，能夠調(diào)節(jié)LED燈的亮度，調(diào)光范圍為0%到100%，并且具有記憶功能。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的語音增強(qiáng)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(shè)計(jì)一個(gè)通信系統(tǒng)中的數(shù)字調(diào)制與解調(diào)電路，支持ASK、FSK、PSK等調(diào)制方式，能夠?qū)斎氲臄?shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并準(zhǔn)確解調(diào)恢復(fù)出原始信號(hào)，詳細(xì)說明設(shè)計(jì)方案和實(shí)現(xiàn)過程。15、想象一個(gè)需要快速判斷一個(gè)字符串是否為回文的場景。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(dòng)進(jìn)行比較C.將字符串存儲(chǔ)在樹中，進(jìn)行遍歷比較D.通過哈希函數(shù)計(jì)算字符串的特征值進(jìn)行判斷16、設(shè)計(jì)一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)，能夠確定節(jié)點(diǎn)的位置信息，描述系統(tǒng)的原理和實(shí)現(xiàn)方法。17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Zigbee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的采集和傳輸，描述節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件通信協(xié)議。18、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻混音器，能夠?qū)⒍嗦芬纛l信號(hào)進(jìn)行混合，給出系統(tǒng)方案和電路實(shí)現(xiàn)。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電傳感器的生產(chǎn)線產(chǎn)品計(jì)數(shù)與分揀系統(tǒng)，能夠自動(dòng)計(jì)數(shù)和分揀不同規(guī)格的產(chǎn)品。20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于音頻功率放大器的舞臺(tái)音響系統(tǒng)，輸出功率不小于500W，具備音效調(diào)節(jié)功能。21、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能電表系統(tǒng)，能夠測量電壓、電流、功率、電量等參數(shù)，并具備遠(yuǎn)程抄表功能。22、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號(hào)調(diào)制系統(tǒng)，支持多種數(shù)字調(diào)制方式（如8PSK、64QAM等）。23、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于水質(zhì)監(jiān)測的生物傳感器系統(tǒng)，能夠檢測水中特定生物標(biāo)志物的濃度。24、設(shè)計(jì)一個(gè)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(qiáng)功能。25、設(shè)計(jì)一個(gè)智能溫度傳感器，能夠通過數(shù)字接口輸出溫度數(shù)據(jù)，并具有低功耗特性，闡述傳感器的原理和電路設(shè)計(jì)。二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋如何判斷一個(gè)二叉樹是否為對稱二叉樹，給出算法步驟和代碼實(shí)現(xiàn)。2、（本題5分）在一個(gè)具有n個(gè)元素的有序數(shù)組中，如何查找第一個(gè)大于給定值的元素，給出算法步驟和時(shí)間復(fù)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(shù)據(jù)下的性能表現(xiàn)，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(jié)構(gòu)問題中的應(yīng)用。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)設(shè)計(jì)B樹刪除操作中兄弟節(jié)點(diǎn)借調(diào)元素的過程，模擬實(shí)際場景測試。2、（本題5分）使用圖的廣度優(yōu)先搜索算法，設(shè)計(jì)一個(gè)程序，找出網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的最短通信路徑。3、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法，計(jì)算一個(gè)圖的匹配。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，在給定的雙向鏈表中插入一個(gè)節(jié)點(diǎn)，輸出插入后的鏈表。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用棧結(jié)構(gòu)判斷一個(gè)字符串中的括號(hào)是否匹配，若不匹配，指出錯(cuò)誤位置。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）一個(gè)在線課程平臺(tái)的作業(yè)管理系統(tǒng)需要記錄作業(yè)信息、學(xué)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(nèi)容、截止時(shí)間，學(xué)生提交情況包括學(xué)生ID、作業(yè)ID、提交時(shí)間、提交內(nèi)容，教師批改情況包括作業(yè)ID、批改時(shí)間、批改分?jǐn)?shù)、評(píng)語。請?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理作業(yè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)的發(fā)布、提交、批改、查詢，并統(tǒng)計(jì)學(xué)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(chǔ)房屋信息，如房屋編號(hào)、業(yè)主姓名、房屋面積、物業(yè)費(fèi)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(jìn)行排序、新增房屋、修改業(yè)主信息、催繳物業(yè)費(fèi)。請?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并給出代碼實(shí)現(xiàn)和性能評(píng)估。3、（本題10分）某電商平臺(tái)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(jìn)行管理。優(yōu)惠券信息包括優(yōu)惠券編號(hào)