長沙師范學(xué)院《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

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁長沙師范學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》

2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、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(shè)計一個簡單的無線充電系統(tǒng)，輸出功率為5W，充電效率不低于70%，能夠為手機等設(shè)備進行無線充電。2、設(shè)計一個數(shù)字頻率合成器，能夠輸出頻率在100kHz至10MHz范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的正弦波，給出系統(tǒng)架構(gòu)和鎖相環(huán)參數(shù)計算。3、設(shè)計一個基于FPGA的圖像識別加速系統(tǒng)，提高圖像識別的速度和準確率，闡述硬件加速原理和實現(xiàn)。4、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計一個數(shù)據(jù)選擇器和分配器，能夠根據(jù)控制信號選擇和分配輸入數(shù)據(jù)。5、設(shè)計一個射頻電路中的微帶線和帶狀線阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，分析匹配效果和帶寬。6、設(shè)計一個基于D/A轉(zhuǎn)換器的鋸齒波信號發(fā)生器電路，輸出頻率范圍為10Hz-1kHz，幅度可調(diào)。7、在樹型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，二叉樹是一種重要的類型。以下關(guān)于滿二叉樹的描述，不正確的是（）A.每一層上的節(jié)點數(shù)都達到最大值B.葉子節(jié)點都在最底層C.滿二叉樹一定是完全二叉樹D.滿二叉樹的節(jié)點總數(shù)一定是奇數(shù)8、當處理字符串操作時，KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法用于字符串匹配。假設(shè)要在一個長文本中查找一個短模式串，以下關(guān)于KMP算法的優(yōu)勢，哪個是正確的（）A.減少不必要的字符比較B.不需要預(yù)處理模式串C.適用于所有類型的字符串D.以上都不對9、設(shè)計一個基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測土壤濕度、溫度、酸堿度等參數(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯聚和遠程傳輸。10、圖是一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于表示物體之間的關(guān)系。在圖的存儲方式中，鄰接矩陣和鄰接表是常見的方法。以下關(guān)于這兩種存儲方式的敘述中，錯誤的是（）A.鄰接矩陣的空間復(fù)雜度較高，適用于稠密圖B.鄰接表的空間復(fù)雜度較低，適用于稀疏圖C.鄰接矩陣可以方便地判斷兩個頂點之間是否存在邊D.鄰接表在查找所有鄰接頂點時效率較高11、設(shè)計一個基于FPGA的高速數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，支持SATA或NVMe接口，給出硬件設(shè)計和性能測試。12、設(shè)計一個基于PLC的電梯群控系統(tǒng)，實現(xiàn)多部電梯的合理調(diào)度，提高運行效率。13、設(shè)計一個基于ADC和DAC的模擬信號采集與回放系統(tǒng)，能夠?qū)σ纛l范圍內(nèi)的模擬信號進行采集、數(shù)字化處理和回放，給出系統(tǒng)架構(gòu)和性能指標分析。14、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計一個數(shù)字時鐘分頻器，將輸入時鐘信號分頻為不同頻率的輸出信號。15、設(shè)計一個基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化監(jiān)控和調(diào)度。16、設(shè)計一個基于FPGA的數(shù)字信號解調(diào)系統(tǒng)，支持常見的調(diào)制方式（如QPSK、16QAM等）的解調(diào)。17、設(shè)計一個太陽能熱水器控制器遠程控制電路，能夠通過手機或電腦遠程控制熱水器的工作狀態(tài)，并且具有故障報警功能。18、當處理一個具有層次結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，例如文件系統(tǒng)中的目錄和文件，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠清晰地表示這種關(guān)系并方便地進行遍歷？（）A.棧B.隊列C.樹D.鏈表19、設(shè)計一個數(shù)字頻率計多功能電路，能夠同時測量頻率、周期、占空比等參數(shù)，并且具有數(shù)據(jù)存儲和打印功能。20、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能評估中，以下關(guān)于時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度的說法，不正確的是：（）A.時間復(fù)雜度反映了算法執(zhí)行時間與輸入規(guī)模之間的關(guān)系B.空間復(fù)雜度反映了算法所需存儲空間與輸入規(guī)模之間的關(guān)系C.時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度越低越好，不需要考慮其他因素D.可以通過優(yōu)化算法來降低時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（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。2、（本題5分）在圖的遍歷中，如何判斷一個圖是否為二部圖？請說明具體方法。3、（本題5分）解釋如何將一個二叉樹轉(zhuǎn)換為雙向鏈表，給出算法步驟和實現(xiàn)代碼，并分析其時間復(fù)雜度。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）使用雙向鏈表和哈希表結(jié)合的方式，設(shè)計一個程序，管理圖書館的圖書借閱記錄，包括讀者信息和借閱的圖書信息。2、（本題5分）使用廣度優(yōu)先搜索找出圖中的所有連通分量，設(shè)計算法并輸出結(jié)果。3、（本題5分）基于樹狀數(shù)組和線段樹的組合，設(shè)計一個程序，實現(xiàn)對一個二維整數(shù)矩陣的區(qū)域求和和更新操作。4、（本題5分）設(shè)計一個程序，利用圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示物流配送網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)貨物的最優(yōu)配送路徑規(guī)劃功能。5、（本題5分）設(shè)計一個算法，利用二叉樹結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對一組整數(shù)的快速插入和刪除，同時保持樹的有序性。四、綜合題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）某電商平臺的促銷活動管理系統(tǒng)需要記錄活動信息、參與商品、優(yōu)惠規(guī)則和用戶參與情況等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，實現(xiàn)活動的創(chuàng)建、修改和刪除，參與商品的添加和刪除，優(yōu)惠規(guī)則的設(shè)置和計算，以及用戶參與情況的記錄和統(tǒng)計，并能夠?qū)崟r監(jiān)控活動效果和調(diào)整策略。2、（本題10分）一個在線游戲需要對玩家的游戲數(shù)據(jù)（如得分、等級、游戲時間等）進行實時