武漢設計工程學院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)A》2022-2023學年第一學期期末試卷

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2022-2023學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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、設計一個基于FPGA的數(shù)字通信收發(fā)系統(tǒng)，支持常見的通信協(xié)議，如UART、SPI等。2、在圖的存儲和遍歷中，深度優(yōu)先遍歷和廣度優(yōu)先遍歷可以用于判斷圖是否連通。以下關(guān)于連通性判斷的敘述中，不正確的是（）A.如果從某個頂點出發(fā)能夠遍歷到圖中的所有頂點，則圖是連通的B.對于無向圖，深度優(yōu)先遍歷和廣度優(yōu)先遍歷的結(jié)果相同，都能判斷連通性C.對于有向圖，深度優(yōu)先遍歷和廣度優(yōu)先遍歷的結(jié)果可能不同，需要綜合判斷連通性D.無論圖的存儲方式如何，深度優(yōu)先遍歷和廣度優(yōu)先遍歷判斷連通性的時間復雜度相同3、設計一個基于Arduino的智能溫室控制系統(tǒng)，能夠自動調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照強度和二氧化碳濃度，為植物生長提供最佳環(huán)境。4、設計一個基于DSP的語音合成系統(tǒng)，能夠?qū)⑽谋巨D(zhuǎn)換為自然流暢的語音，提供算法實現(xiàn)和性能評估。5、設計一個數(shù)字移相器，能夠?qū)崿F(xiàn)0至180度的連續(xù)相移，相移精度為0.1度，給出電路結(jié)構(gòu)和控制方法。6、設計一個基于數(shù)字邏輯的電梯控制系統(tǒng)，實現(xiàn)電梯的上下運行、樓層?？亢统貓缶裙δ?。7、設計一個LED調(diào)光電路，能夠調(diào)節(jié)LED燈的亮度，調(diào)光范圍為0%到100%，并且具有記憶功能。8、設計一個基于單片機的智能電表抄表系統(tǒng)，支持遠程抄表和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。9、設計一個音頻放大器電路，能夠放大輸入的音頻信號，輸出功率在10W以上，并且具有音量調(diào)節(jié)功能。10、根據(jù)通信原理，設計一個衛(wèi)星通信車載終端的收發(fā)系統(tǒng)，能夠在移動中保持穩(wěn)定的通信連接。11、哈夫曼樹是一種特殊的帶權(quán)路徑長度最短的二叉樹，在數(shù)據(jù)壓縮等領域有重要應用。以下關(guān)于哈夫曼樹的描述，不準確的是：（）A.哈夫曼樹的構(gòu)建過程基于貪心算法，每次選擇權(quán)值最小的兩個節(jié)點合并B.通過哈夫曼樹可以為字符編碼，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效壓縮C.哈夫曼樹的帶權(quán)路徑長度是所有葉子節(jié)點的權(quán)值乘以路徑長度之和D.不同的字符集和權(quán)值分布會得到相同的哈夫曼樹結(jié)構(gòu)12、設計一個基于ARM處理器的智能家居控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對燈光、窗簾、空調(diào)等設備的遠程控制和智能調(diào)節(jié)，說明系統(tǒng)架構(gòu)和通信協(xié)議。13、設計一個基于數(shù)字信號處理的語音識別系統(tǒng)，能夠?qū)μ囟ǖ恼Z音指令進行識別和響應，分析其識別準確率和實時性。14、快速排序是一種高效的排序算法，它采用分治的思想。在快速排序中，選擇一個基準元素，將數(shù)組分為兩部分，使得左邊部分的元素都小于等于基準元素，右邊部分的元素都大于等于基準元素。以下關(guān)于快速排序的描述，錯誤的是：（）A.快速排序在最壞情況下的時間復雜度為O(n^2)B.快速排序是一種穩(wěn)定的排序算法C.快速排序的平均時間復雜度為O(nlogn)D.快速排序的空間復雜度為O(logn)15、二叉搜索樹是一種特殊的二叉樹，具有特定的性質(zhì)。對于二叉搜索樹的特點和操作，以下說法錯誤的是（）A.左子樹上所有節(jié)點的值均小于根節(jié)點的值B.右子樹上所有節(jié)點的值均大于根節(jié)點的值C.插入和查找操作的平均時間復雜度為O(logn)D.二叉搜索樹一定是完全二叉樹16、設計一個基于FPGA的數(shù)字濾波器，能夠?qū)斎氲臄?shù)字信號進行濾波處理，如低通、高通、帶通等，闡述硬件實現(xiàn)過程和仿真結(jié)果。17、設計一個基于超聲波傳感器的距離測量系統(tǒng)，能夠測量物體與傳感器之間的距離，并顯示測量結(jié)果。18、設計一個音頻均衡器電路，能夠?qū)Σ煌l段的音頻信號進行獨立調(diào)節(jié)，給出電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)計算。19、設計一個基于CAN總線的汽車電子控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對發(fā)動機、變速器、制動系統(tǒng)等部件的監(jiān)測和控制。20、設計一個基于單片機的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測環(huán)境溫度，并通過控制加熱或制冷設備將溫度穩(wěn)定在設定值的±1℃范圍內(nèi)。21、設計一個數(shù)字電壓表，測量范圍為0至50V，精度為0.1V，采用ADC芯片實現(xiàn)，說明硬件電路和軟件算法。22、設計一個數(shù)字電壓表高精度測量電路，能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的直流電壓測量，精度達到±0.01V。23、設計一個基于ADC的電壓測量系統(tǒng)，測量范圍為0-10V，精度為0.01V，通過數(shù)碼管顯示測量結(jié)果。24、設計一個基于藍牙低功耗和Wi-Fi的雙模通信模塊，實現(xiàn)靈活的通信方式選擇，描述模塊的硬件組成和通信協(xié)議。25、設計一個基于藍牙技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點，能夠采集環(huán)境溫度、濕度和光照等信息，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到手機終端，說明節(jié)點的硬件設計和軟件流程。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）闡述后綴樹的空間優(yōu)化方法和實際應用中的考慮因素。2、（本題5分）詳細闡述如何在一個鏈表中刪除所有值為給定值的節(jié)點。3、（本題5分）論述隊列的先進先出特性，以及如何通過循環(huán)隊列實現(xiàn)高效的存儲和操作。4、（本題5分）解釋二叉樹的前序遍歷、中序遍歷和后序遍歷的概念，分別給出三種遍歷的算法步驟，并舉例說明如何通過遍歷結(jié)果還原二叉樹。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個算法，用鄰接矩陣表示一個無向圖，判斷圖中是否存在歐拉路徑。2、（本題5分）設計一個哈夫曼編碼系統(tǒng)，對給定的一段文本進行編碼和解碼，輸出編碼后的二進制字符串和解碼后的文本。3、（本題5分）設計一個程序，在二叉搜索樹中查找所有大于給定值的節(jié)點，輸出節(jié)點值。4、（本題5分）設計一個程序，使用循環(huán)隊列存儲快遞包裹的信息，實現(xiàn)包裹的分揀和派送管理。5、（本題5分）使用雙向鏈表和隊列的結(jié)合，設計一個程序，模擬實現(xiàn)超市收銀臺的排隊結(jié)賬系統(tǒng)。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某城市的公交系統(tǒng)需要對公交線路和站點進行管理。線路和站點信息以有向無環(huán)圖的形式存儲。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）查找從起點到終點經(jīng)過最少站點的公交線路；（2）判斷兩條公交線路是否存在交叉站點；（3）新增一條公交線路時，如何更新整個公交網(wǎng)絡；（4）計算每個站點的客流量。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。2、（本題10分）一家在線醫(yī)療平臺需要管理患者的病歷信息、診斷結(jié)果和治療方案。病歷信息包括患者ID、基本信息、癥狀描述，診斷結(jié)果包括診斷ID、患者ID、診斷結(jié)論，治療方案包括方案ID、患者ID、治療步驟。設計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些醫(yī)療數(shù)據(jù)，實現(xiàn)患者信息的快速查詢、診斷結(jié)果的對比分析、治療方案的跟蹤，并保障數(shù)據(jù)的安全性和隱私性。3、（本題10分）一個