學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁湖南軟件職業技術大學《數據結構編程實踐》

2023-2024學年第二學期期末試卷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的數字信號解調系統，支持常見的調制方式（如QPSK、16QAM等）的解調。2、棧是一種特殊的線性表，遵循特定的操作原則。對于棧的操作，以下描述哪一項是不正確的？（）A.棧遵循先進后出（FILO）的原則，只能在棧頂進行插入和刪除操作B.可以使用數組或鏈表來實現棧的數據結構C.棧的入棧和出棧操作的時間復雜度均為O(1)D.棧的應用非常廣泛，例如在表達式求值和函數調用中3、設計一個基于傳感器網絡的地下停車場智能照明系統，根據車輛和人員活動自動控制燈光。4、在字符串匹配算法中，KMP算法是一種高效的算法，以下關于KMP算法的描述，不正確的是：（）A.KMP算法通過利用已經匹配的部分信息，避免了不必要的回溯，提高了匹配效率B.KMP算法的時間復雜度主要取決于模式串的長度，與主串的長度無關C.KMP算法的核心是計算模式串的next數組，用于確定匹配失敗時的移動位置D.KMP算法在任何情況下的性能都優于樸素的字符串匹配算法5、設計一個數字時鐘電路，能夠準確顯示時、分、秒，具有鬧鐘功能，并且可以通過按鍵調整時間和設置鬧鐘。6、設計一個基于FPGA的數字信號濾波系統，實現FIR和IIR濾波器，參數可在線調整。7、設計一個基于ADC和微控制器的水質硬度檢測系統，能夠快速準確地檢測水質硬度。8、基于通信中的同步技術設計一個數字通信接收系統，保證數據的準確接收和同步。9、設計一個基于FPGA的圖像邊緣檢測系統，能夠對輸入的圖像進行實時邊緣檢測，并輸出檢測結果。10、在一個算法中，需要快速找到一組數中的最大值和最小值。以下哪種數據結構和算法的組合能夠以最少的比較次數完成這個任務？（）A.有序數組和遍歷B.鏈表和遍歷C.二叉搜索樹和中序遍歷D.堆和堆操作11、設計一個基于運算放大器的音頻放大器電路，要求輸入阻抗不小于10kΩ，輸出功率不小于10W，總諧波失真小于1%。12、設計一個基于FPGA的數字信號加密系統，實現對數字信號的加密和解密，闡述加密算法和硬件實現。13、設計一個基于光電傳感器的自動化倉儲貨架系統，能夠自動存取貨物并進行庫存管理。14、設計一個衛星導航系統中的差分定位數據處理模塊，分析定位精度的提升效果。15、設計一個基于單片機的智能電表，能夠測量電能參數并進行顯示和通信，給出電表的硬件電路和軟件程序。16、設計一個電子秤數據存儲電路，能夠將電子秤的測量數據存儲在本地或云端，方便查詢和分析。17、設計一個基于FPGA的視頻圖像處理系統，能夠實現圖像縮放、旋轉、灰度化等基本操作。18、設計一個用于醫療設備的電源管理系統，要求輸出穩定、低噪聲，能夠適應不同的負載變化，給出電路拓撲和反饋控制方案。19、利用電力電子技術設計一個不間斷電源（UPS）系統，在市電中斷時能夠為負載提供持續的電力供應。20、設計一個基于紅外傳感器的自動感應水龍頭控制系統，當檢測到人手時自動出水，一段時間后自動停水。21、設計一個基于ADC和微控制器的氣體濃度檢測系統，能夠檢測多種常見氣體（如CO、CO?、CH?等）的濃度。22、設計一個帶通濾波器電路，中心頻率為1kHz，帶寬為200Hz，通帶波紋小于0.8dB，阻帶衰減不小于40dB，輸入信號頻率范圍為0-2kHz。23、設計一個基于FPGA的圖像識別系統，能夠識別簡單的物體和形狀，給出硬件設計和算法流程。24、設計一個基于數字電位器和運放的音頻增益自動調節系統，根據輸入信號強度自動調整增益。25、快速排序是一種高效的排序算法，具有較好的平均性能。以下關于快速排序的描述，錯誤的是：（）A.快速排序通過選擇一個基準元素，將數組分為小于和大于基準元素的兩部分，然后對這兩部分分別遞歸排序B.快速排序在最壞情況下的時間復雜度為O(n^2)，但這種情況很少出現C.快速排序的空間復雜度主要取決于遞歸調用的棧空間，通常為O(logn)D.快速排序是一種穩定的排序算法，能夠保證相同元素的相對順序不變二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋什么是字典樹，并說明其在單詞查找和統計中的應用。2、（本題5分）解釋如何在一個無序數組中查找第k小的元素，給出至少兩種算法思路。3、（本題5分）在一個順序表中，插入和刪除操作在平均情況下的時間復雜度分別是多少？并解釋為什么會是這樣的復雜度。4、（本題5分）闡述后綴樹的構建和應用，如在字符串模式匹配中的高效性。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個程序，利用隊列實現廣度優先搜索，并解決實際問題。2、（本題5分）設計一個算法，在一個有向圖中找出所有長度大于k的簡單回路。3、（本題5分）設計一個程序，在給定的帶權有向圖中計算源點到所有頂點的最大路徑長度，輸出路徑和長度。4、（本題5分）設計一個單向鏈表，包含節點的創建、插入、刪除和遍歷功能，同時實現按值查找節點的操作。5、（本題5分）設計線段樹的區間更新和查詢算法，處理復雜的區間操作需求。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一家酒店的預訂系統需要記錄房間信息和預訂記錄，房間信息包括房間號、房間類型、價格、可預訂狀態，預訂記錄包括預訂ID、房間號、入住時間、退房時間、客人姓名。請設計數據結構來管理預訂數據，實現房間的快速預訂、取消預訂、查詢房間可用性，并統計不同時間段的預訂率。2、（本題10分）一家電商平臺的評論管理系統需要記錄商品的評論信息，包括評論ID、商品ID、用戶ID、評論內容、評論時間、評分等。設計數據結構來存儲評論數據，能夠快速查找商品的評論、按評分排序、刪除不良評論，并