浙江万里学院《数据结构与算法》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《数据结构与算法》2022-2023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1分，共20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DSP的数字音频均衡器，能够实现10段以上的均衡调节，给出算法实现和性能优化。2、假设在一个操作系统的内存管理中，需要动态地分配和回收内存块，并且避免内存碎片的产生。以下哪种数据结构和算法可以用于实现有效的内存管理？（）A.伙伴系统B.分页存储管理C.分段存储管理D.段页式存储管理3、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。4、设计一个数字信号处理中FFT算法的硬件加速方案，采用FPGA或专用芯片实现，提高运算速度。5、设计一个无线通信中的智能天线系统，实现波束的自适应控制，分析系统性能提升效果。6、队列可以用于实现广度优先搜索算法，以下关于队列在该算法中的作用，描述不正确的是：（）A.队列用于存储待扩展的节点，按照先进先出的顺序进行扩展B.队列可以保证搜索的广度优先性，即先访问距离起始节点近的节点C.队列在搜索过程中不需要进行任何操作，只在开始和结束时使用D.队列的容量大小对搜索的效率和结果没有影响7、在一个具有n个节点的二叉排序树中，查找一个特定元素的平均时间复杂度为：（）A.O(n)B.O(logn)C.O(nlogn)D.O(n^2)8、使用单片机设计一个智能家居安防监控系统，能够实时监控家中情况，当有异常时进行图像抓拍和报警。9、设计一个简单的工业以太网通信节点，实现与工业以太网网络的连接和数据交换，描述节点的硬件结构和通信协议。10、设计一个基于单片机的智能车库照明系统，根据车辆进出自动控制灯光的开启和关闭。11、设计一个基于CPLD的脉冲宽度调制（PWM）发生器，实现可调占空比的PWM信号输出，给出电路设计和性能测试。12、当处理一个动态增长和收缩的数据集合时，例如一个不断有元素插入和删除的集合，以下哪种数据结构在空间利用和操作效率上可能表现更优（）A.数组B.链表C.哈希表D.二叉搜索树13、在树结构中，二叉树是一种重要的类型。假设我们正在研究一个满二叉树。以下关于二叉树的描述，哪一项是不准确的？（）A.满二叉树的叶子节点都在同一层，且非叶子节点都有两个子节点B.二叉树的遍历方式包括前序遍历、中序遍历和后序遍历，它们的时间复杂度相同C.二叉查找树的左子树中的节点值均小于根节点值，右子树中的节点值均大于根节点值D.平衡二叉树在插入和删除节点时不需要进行调整，始终保持平衡状态14、设计一个基于霍尔效应的磁场测量仪，能够测量0-1T的磁场强度，精度达到0.01T。15、运用电子信息工程知识，设计一个智能充电桩的计费和管理系统，支持多种支付方式和用户管理。16、设计一个音频混音控制台，能够同时处理多路音频输入，实现音量调节、平衡控制等功能，给出系统方案和电路实现。17、对一组数据进行排序，以下哪种排序算法在最坏情况下的时间复杂度最低？（）A.冒泡排序B.插入排序C.选择排序D.归并排序18、设计一个简单的无线通信系统，使用蓝牙技术实现两个设备之间的文本数据传输，传输距离不小于10米，数据传输速率不低于1Mbps。19、采用模拟电子技术设计一个低噪声放大器，用于接收微弱信号并进行放大，给出噪声系数和增益指标。20、设计一个基于LTC3862的降压型DC-DC转换器，输入电压为12V，输出电压为5V/3A，给出电路设计和效率分析。二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）论述在图的遍历中，如何使用标记数组避免重复访问节点，以及其实现的原理。2、（本题5分）深入分析在一个具有n个元素的链表中，如何查找中间节点。3、（本题5分）详细阐述在利用二叉搜索树进行查找操作时，如何优化查找效率，以及在不平衡情况下如何进行调整。4、（本题5分）解释如何在一个二叉树中进行中序遍历的非递归多线程实现，给出算法步骤和实现代码，并分析其性能优势和潜在问题。5、（本题5分）论述如何在一个字符串中查找所有出现的指定子串，并计算出现次数。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，在给定带权有向图中计算源点到所有顶点的最长路径长度，输出长度。2、（本题5分）设计一个数据结构，用于存储图书馆读者的借阅历史记录，包括借阅时间、归还时间等，支持借阅行为的分析。3、（本题5分）设计一个算法，利用链表实现一个栈，模拟计算机内存的栈式存储。4、（本题5分）设计并查集中处理动态增加和删除集合操作的高效算法，并测试。5、（本题5分）研究AVL树在频繁更新操作下的性能瓶颈，提出可能的解决方案。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一个在线论坛需要管理帖子的主题、内容、作者、发布时间和回复信息。设计数据结构来组织这些数据，方便用户浏览、搜索和回复帖子。2、（本题10分）某社交网络的消息推送系统需要对用户的消息进行管理。消息包括发送者ID、接收者ID、消息内容、发送时间等。这些消息以环形队列的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）按照发送时间顺序推送消息给接收者；（2）用户读取消息后删除已读消息；（3）查询某个用户未读消息的数量；（4）当队列满时，如何处理新的消息。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。3、（本题10分）假设一个社交平台的活动组织系统需要记录活动信息、参与者信