华南理工大学《数据结构与算法》2022-2023学年第一学期期末试卷

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2022-2023学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、归并排序是一种基于分治思想的排序算法。对于归并排序的描述，不正确的是（）A.归并排序将待排序序列不断分成两半，然后合并B.归并排序在最坏、最好和平均情况下的时间复杂度均为O(nlogn)C.归并排序需要额外的存储空间来辅助排序D.归并排序是一种不稳定的排序算法2、设计一个直流稳压电源，能够将输入的不稳定直流电压转换为稳定的输出电压，输出电压可在一定范围内调节，给出电路原理图和元件参数选择。3、设计一个基于ARMCortex-M7的电机驱动控制器，支持无刷直流电机和永磁同步电机，给出控制算法和硬件接口。4、队列也是一种特殊的线性表，其操作遵循先进先出的原则。对于队列的特点和应用，以下说法错误的是（）A.队列可以用于实现广度优先搜索算法B.循环队列可以解决顺序队列的假溢出问题C.队列在插入元素时总是在队尾进行，删除元素时总是在队头进行D.队列中的元素存储顺序和入队顺序一定相同5、设计一个基于模拟比较器和触发器的脉冲整形电路，将不规则脉冲整形为标准脉冲。6、设计一个基于单片机的温度控制系统，能够实时监测环境温度，并通过控制加热或制冷设备将温度稳定在设定范围内，给出硬件电路和软件程序设计。7、设计一个基于数字信号处理的语音识别系统，能够对特定的语音指令进行识别和响应，分析其识别准确率和实时性。8、设计一个具有自动增益控制和滤波功能的音频前置放大器，给出电路设计和性能指标测试。9、设计一个基于模拟比较器和定时器的脉冲宽度测量系统，能够测量脉冲的宽度。10、基于可编程逻辑器件（如FPGA）设计一个数字时钟系统，具备时分秒显示、设置时间和闹钟功能，阐述设计思路和实现过程。11、设计一个基于PLC的立体车库控制系统，实现车辆的存取、车位的分配和安全监控功能。12、设计一个LED调光电路，能够调节LED灯的亮度，调光范围为0%到100%，并且具有记忆功能。13、设计一个基于数字信号处理的语音增强系统，能够在噪声环境下提高语音的清晰度和可懂度。14、设计一个通信系统中的数字调制与解调电路，支持ASK、FSK、PSK等调制方式，能够对输入的数字信号进行调制，并准确解调恢复出原始信号，详细说明设计方案和实现过程。15、想象一个需要快速判断一个字符串是否为回文的场景。以下哪种数据结构和算法的组合可能是最有效的？（）A.利用栈将字符串逆序，然后与原字符串比较B.使用双指针从字符串两端向中间移动进行比较C.将字符串存储在树中，进行遍历比较D.通过哈希函数计算字符串的特征值进行判断16、设计一个无线传感器网络的节点定位系统，能够确定节点的位置信息，描述系统的原理和实现方法。17、设计一个基于Zigbee技术的无线传感器网络节点，实现环境参数的采集和传输，描述节点的硬件结构和软件通信协议。18、设计一个音频混音器，能够将多路音频信号进行混合，给出系统方案和电路实现。19、设计一个基于光电传感器的生产线产品计数与分拣系统，能够自动计数和分拣不同规格的产品。20、设计一个基于音频功率放大器的舞台音响系统，输出功率不小于500W，具备音效调节功能。21、设计一个基于单片机的智能电表系统，能够测量电压、电流、功率、电量等参数，并具备远程抄表功能。22、设计一个基于FPGA的数字信号调制系统，支持多种数字调制方式（如8PSK、64QAM等）。23、根据传感器技术，设计一个用于水质监测的生物传感器系统，能够检测水中特定生物标志物的浓度。24、设计一个基于音频功率放大器的家庭影院音响系统，具备环绕声效果和低音增强功能。25、设计一个智能温度传感器，能够通过数字接口输出温度数据，并具有低功耗特性，阐述传感器的原理和电路设计。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释如何判断一个二叉树是否为对称二叉树，给出算法步骤和代码实现。2、（本题5分）在一个具有n个元素的有序数组中，如何查找第一个大于给定值的元素，给出算法步骤和时间复杂度分析。3、（本题5分）比较冒泡排序和快速排序在不同规模数据下的性能表现，并分析原因。4、（本题5分）说明二叉树的遍历算法在二叉树的子树判断问题、树的子结构问题中的应用。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细设计B树删除操作中兄弟节点借调元素的过程，模拟实际场景测试。2、（本题5分）使用图的广度优先搜索算法，设计一个程序，找出网络中两个节点之间的最短通信路径。3、（本题5分）实现一个算法，计算一个图的匹配。4、（本题5分）设计一个程序，在给定的双向链表中插入一个节点，输出插入后的链表。5、（本题5分）设计一个程序，使用栈结构判断一个字符串中的括号是否匹配，若不匹配，指出错误位置。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一个在线课程平台的作业管理系统需要记录作业信息、学生提交情况和教师批改情况。作业信息包括作业ID、课程ID、作业内容、截止时间，学生提交情况包括学生ID、作业ID、提交时间、提交内容，教师批改情况包括作业ID、批改时间、批改分数、评语。请设计数据结构来管理作业数据，实现作业的发布、提交、批改、查询，并统计学生的作业完成情况。2、（本题10分）某小区的物业管理系统需要存储房屋信息，如房屋编号、业主姓名、房屋面积、物业费缴纳情况等。系统要能够快速查找特定房屋、按照房屋面积对房屋进行排序、新增房屋、修改业主信息、催缴物业费。请设计合适的数据结构和算法，并给出代码实现和性能评估。3、（本题10分）某电商平台的优惠券发放系统需要对优惠券的类型、面额、使用条件和发放记录进行管理。优惠券信息包括优惠券编号