江南大学《数据结构与算法》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构与算法》2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40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、设计一个基于单片机的智能烟雾报警器系统，能够实时监测环境中的烟雾浓度，当浓度超过设定阈值时发出声光报警，并通过GSM模块发送报警短信。2、设计一个基于单片机的水质净化设备控制系统，能够根据水质参数自动控制净化过程。3、设计一个基于FPGA的数字滤波器，实现低通、高通、带通和带阻滤波功能，给出设计过程和资源利用分析。4、设计一个数字通信系统中的扰码生成和解扰电路，分析扰码对信号频谱的影响。5、假设要实现一个缓存系统，当缓存满时需要删除最近最少使用的元素。以下哪种数据结构可以有效地支持这种操作？（）A.链表B.哈希表C.栈D.LRU缓存（使用双向链表和哈希表）6、设计一个基于FPGA的高速数据存储系统，能够实现快速的数据写入和读取，给出硬件设计和存储性能测试。7、设计一个简单的太阳能充电控制器，能够将太阳能电池板输出的电能有效地存储到蓄电池中，并防止过充和过放。8、快速排序是一种高效的排序算法。以下关于快速排序的说法，错误的是（）A.采用分治的思想B.平均时间复杂度为O(nlogn)C.最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)，但概率较小D.是一种稳定的排序算法9、设计一个具有USB接口的数字存储设备，能够实现数据的存储和读取，包括硬件接口设计和存储管理软件。10、设计一个数字通信系统中的噪声抑制电路，降低系统内部噪声对信号的影响，分析噪声抑制效果。11、在一个图像处理程序中，需要对图像的像素进行频繁的操作和存储。如果图像是一个二维的灰度图像，以下哪种数据结构可能是最适合存储像素值的？（）A.二维数组，直观表示图像像素B.链表数组，每个链表存储一行像素C.二叉树，按照像素值大小存储D.哈希表，通过像素坐标映射值12、图是一种复杂的数据结构。假设我们正在研究一个无向图。以下关于图的描述，哪一项是不准确的？（）A.图可以用邻接矩阵或邻接表来存储，不同的存储方式适用于不同的场景B.图的深度优先搜索和广度优先搜索算法可以用于遍历图中的所有节点C.在无向图中，两个节点之间的边是双向的，边的权值通常表示节点之间的距离或关系强度D.图的最小生成树是唯一的，无论使用哪种算法求解13、在树的遍历中，先序遍历、中序遍历和后序遍历可以得到不同的节点访问顺序。以下关于这三种遍历方式的应用场景，描述错误的是（）A.先序遍历常用于创建二叉树的副本B.中序遍历常用于对二叉搜索树进行排序操作C.后序遍历常用于计算二叉树中节点的数量D.这三种遍历方式的应用场景是固定的，不能相互替代14、设计一个通信系统中的分集接收方案，分析分集合并方式对系统性能的影响。15、设计一个基于数字电路的交通信号灯控制系统，要求能够实现红、绿、黄三种灯的交替闪烁，并且可以根据不同时间段调整信号灯的工作模式。16、设计一个低功耗集成电路系统，从电路结构、电源管理等方面考虑降低功耗，分析功耗优化效果。17、运用数字信号处理技术，设计一个数字音频均衡器，用户可以根据自己的喜好调整不同频段的音量。18、对于一个具有n个元素的有序数组，采用二分查找算法查找一个特定元素，其最坏情况下的比较次数为（）A.log₂nB.nC.n/2D.log₂n-119、设计一个数字频率合成器，能够输出频率在100kHz至10MHz范围内连续可调的正弦波，给出系统架构和锁相环参数计算。20、设计一个基于陀螺仪和加速度计的姿态测量系统，能够实时获取物体的姿态信息。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）阐述后缀树在生物信息学中的具体应用和相关技术。2、（本题5分）详细阐述在拓扑排序的错误处理中，如何检测和处理图中存在环的情况。3、（本题5分）分析在字符串匹配中，基于字典树的改进算法和应用。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个程序，利用线段树和堆的组合结构，实现对一个动态整数序列的实时中位数查询。2、（本题5分）设计一个程序，实现双向链表的逆序打印功能。3、（本题5分）设计一个算法，利用链表实现一个栈，模拟表达式求值过程中的运算符和操作数的存储。4、（本题5分）设计一个程序，对一个二叉搜索树进行范围查询，输出满足条件的节点值。5、（本题5分）使用栈结构设计一个表达式计算程序，能够处理包含括号和多种运算符的复杂表达式。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）一家在线医疗平台需要管理患者的病历信息、诊断结果和治疗方案。病历信息包括患者ID、基本信息、症状描述，诊断结果包括诊断ID、患者ID、诊断结论，治疗方案包括方案ID、患者ID、治疗步骤。设计数据结构来存储这些医疗