江南大学《数据结构与算法分析》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《数据结构与算法分析》2022-2023学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、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、在一个链式存储的栈中，进行出栈操作时，如果栈为空，会发生什么情况？（）A.正常出栈，返回空值B.程序报错C.自动添加一个默认值D.等待用户输入值2、在图的遍历算法中，深度优先搜索和广度优先搜索是两种基本方法。以下关于深度优先搜索的描述，不正确的是（）A.采用栈来实现B.可能会出现重复访问节点的情况C.对于连通图，能遍历到所有节点D.可以用于求解图的连通分量3、快速排序是一种高效的排序算法。关于快速排序的原理和性能，以下叙述错误的是（）A.快速排序通过选择一个基准元素，将待排序序列分为两部分B.快速排序在平均情况下的时间复杂度为O(nlogn)C.快速排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)，但这种情况很少出现D.快速排序是一种稳定的排序算法4、运用电子电路知识，设计一个用于新能源汽车的电池管理系统（BMS）的硬件电路，实现电池状态监测和保护功能。5、设计一个基于FPGA的数字信号调制系统，能够实现ASK、FSK、PSK等调制方式。6、快速排序是一种高效的排序算法。以下关于快速排序的描述，错误的是（）A.选择一个基准元素，将数组分为小于基准和大于基准两部分，然后对这两部分分别排序B.快速排序的平均时间复杂度为O(nlog₂n)，但在最坏情况下为O(n²)C.快速排序是一种不稳定的排序算法D.快速排序每次都能将数组均匀地分成两部分7、设计一个卫星通信系统中上行链路和下行链路的功率分配方案，考虑链路预算和干扰情况。8、设计一个基于DSP的图像压缩系统，实现对图像数据的高效压缩，给出系统的硬件实现和算法优化。9、设计一个基于FPGA的数字滤波器，实现对输入信号的低通滤波，截止频率为2kHz，采样频率为10kHz。10、设计一个基于光电传感器的自动化仓储货架系统，能够自动存取货物并进行库存管理。11、对于一个经常需要在头部和尾部进行插入和删除操作的线性数据结构，假设我们正在设计一个程序来管理一个排队系统。以下哪种数据结构最为合适？（）A.栈B.队列C.双端队列D.循环队列12、设计一个数字信号处理器（DSP）音频处理电路，能够实现音频信号的混音、特效等处理功能。13、设计一个基于FPGA的图像边缘检测系统，能够对输入的图像进行实时边缘检测，并输出检测结果。14、利用模拟电路技术，设计一个用于音响系统的功率放大器，具备高保真和大功率输出特性。15、设计一个基于ZigBee技术的智能路灯控制系统，能够根据环境光照和时间自动调节路灯亮度。16、堆是一种特殊的数据结构，常用于实现优先队列。在最大堆中，以下说法错误的是（）A.父节点的值大于等于子节点的值B.可以通过堆排序实现升序排列C.插入和删除元素的时间复杂度均为O(logn)D.堆一定是完全二叉树17、设计一个数字信号处理系统，能够对语音信号进行降噪处理，给出系统的硬件架构和软件算法实现。18、设计一个基于FPGA的数字信号滤波系统，实现FIR和IIR滤波器，参数可在线调整。19、假设正在设计一个网络数据包过滤系统，需要根据数据包的源地址、目的地址、协议类型等信息进行快速的过滤和处理。以下哪种数据结构和算法的组合最适合实现数据包的高效过滤？（）A.决策树和分类算法B.位图和位运算C.图和最短路径算法D.数组和遍历算法20、运用电子电路知识，设计一个用于工业自动化的压力传感器信号调理电路，将传感器输出信号转换为标准电压或电流信号。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细论述在具有n个顶点的图中，如何使用深度优先搜索算法查找所有的连通分量，并给出具体的算法步骤和代码实现。2、（本题5分）解释在一个有序数组中进行二分查找的基本思路和步骤，分析其时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）解释如何在一个具有n个元素的无序数组中，使用插入排序算法进行排序，并分析其时间复杂度和空间复杂度。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）使用图数据结构设计一个工厂生产设备布局规划系统，提高生产效率和空间利用率。2、（本题5分）设计一个基于B+树的数据结构，实现插入、删除和范围查询操作。3、（本题5分）设计一个算法，用邻接表表示一个有向图，计算图中每个顶点的强连通分量。4、（本题5分）设计一个程序，利用红黑树存储图书馆的图书信息，实现图书的借还管理功能。5、（本题5分）设计一个程序，在给定的顺序表中插入一个元素，输出插入后的顺序表。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）一个社交网络平台需要管理用户之间的好友关系。好友关系以邻接表的形式存储在图结构中。请设计算法实现以下功能：（1）判断两个用户是否为好友；（2）找出某个用