安徽工業(yè)大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2020-2021學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2020-2021學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、設(shè)計(jì)一個(gè)基于DSP的數(shù)字音頻均衡器，能夠?qū)崿F(xiàn)多頻段的音頻均衡調(diào)節(jié)，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件算法。2、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)程序來(lái)管理一個(gè)圖書(shū)館的書(shū)籍庫(kù)存系統(tǒng)，需要能夠快速查找、插入和刪除書(shū)籍信息。考慮到書(shū)籍?dāng)?shù)量可能很大，并且操作頻繁，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.數(shù)組，存儲(chǔ)固定數(shù)量的元素，插入和刪除操作效率較低B.鏈表，動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)元素，插入和刪除操作方便，但查找效率相對(duì)較低C.棧，遵循后進(jìn)先出原則，不適合頻繁的查找和刪除任意位置的元素D.隊(duì)列，先進(jìn)先出，適用于排隊(duì)場(chǎng)景，不太適合此庫(kù)存管理需求3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙低能耗（BLE）技術(shù)的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)心率、血壓、運(yùn)動(dòng)步數(shù)等健康數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)绞謾C(jī)端。4、考慮一個(gè)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，需要對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析，存儲(chǔ)語(yǔ)音片段的特征信息，并能夠快速地進(jìn)行匹配和識(shí)別。對(duì)于這樣的系統(tǒng)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.循環(huán)鏈表，存儲(chǔ)連續(xù)的語(yǔ)音片段B.雙鏈表，方便前后雙向訪問(wèn)語(yǔ)音數(shù)據(jù)C.二叉堆，快速獲取重要的語(yǔ)音特征D.哈希桶，快速定位特定的語(yǔ)音特征5、插入排序也是一種常見(jiàn)的排序算法。以下關(guān)于插入排序的敘述，不正確的是：（）A.插入排序?qū)⒋判虻脑夭迦氲揭雅判虻牟糠种泻线m的位置B.插入排序在平均情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)C.插入排序是一種不穩(wěn)定的排序算法D.插入排序?qū)τ谛∫?guī)模數(shù)據(jù)的排序效果較好6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于DSP的語(yǔ)音合成系統(tǒng)，能夠?qū)⑽谋巨D(zhuǎn)換為自然流暢的語(yǔ)音，提供算法實(shí)現(xiàn)和性能評(píng)估。7、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)調(diào)制解調(diào)高速電路，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，提高通信效率。8、紅黑樹(shù)也是一種自平衡的二叉搜索樹(shù)。假設(shè)我們正在研究一個(gè)紅黑樹(shù)。以下關(guān)于紅黑樹(shù)的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.紅黑樹(shù)通過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)顏色的約束來(lái)保持一定程度的平衡B.紅黑樹(shù)的插入和刪除操作相對(duì)復(fù)雜，但能保證較好的性能C.紅黑樹(shù)的查找操作的時(shí)間復(fù)雜度在平均情況下優(yōu)于AVL樹(shù)D.紅黑樹(shù)在頻繁插入和刪除節(jié)點(diǎn)的情況下，性能比AVL樹(shù)更穩(wěn)定9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能門(mén)禁系統(tǒng)，能夠通過(guò)指紋、密碼或刷卡進(jìn)行身份驗(yàn)證，控制門(mén)的開(kāi)關(guān)。10、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)圖書(shū)館自助借還書(shū)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖書(shū)的自動(dòng)借閱、歸還和管理。11、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字通信中的多載波調(diào)制（OFDM）系統(tǒng)，分析峰均比和抗多徑性能。12、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的直流穩(wěn)壓電源，輸出電壓為+5V、+12V和-12V，最大輸出電流為1A，電壓調(diào)整率小于1%，負(fù)載調(diào)整率小于5%。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的太陽(yáng)能充電控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能電池板的最大功率跟蹤和蓄電池的充電管理。14、哈夫曼樹(shù)是一種特殊的帶權(quán)路徑長(zhǎng)度最短的二叉樹(shù)，在數(shù)據(jù)壓縮等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。以下關(guān)于哈夫曼樹(shù)的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.哈夫曼樹(shù)的構(gòu)建過(guò)程基于貪心算法，每次選擇權(quán)值最小的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)合并B.通過(guò)哈夫曼樹(shù)可以為字符編碼，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效壓縮C.哈夫曼樹(shù)的帶權(quán)路徑長(zhǎng)度是所有葉子節(jié)點(diǎn)的權(quán)值乘以路徑長(zhǎng)度之和D.不同的字符集和權(quán)值分布會(huì)得到相同的哈夫曼樹(shù)結(jié)構(gòu)15、設(shè)計(jì)一個(gè)帶通橢圓濾波器電路，中心頻率為1kHz，帶寬為200Hz，通帶波紋小于0.3dB，阻帶衰減不小于60dB，輸入信號(hào)頻率范圍為0-2kHz。16、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以快速查找兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間是否存在路徑的圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下哪種表示方法和搜索算法的組合最適合？（）A.鄰接矩陣和深度優(yōu)先搜索B.鄰接表和廣度優(yōu)先搜索C.鄰接矩陣和廣度優(yōu)先搜索D.鄰接表和深度優(yōu)先搜索17、考慮到一個(gè)電商網(wǎng)站的購(gòu)物車(chē)功能，用戶可以隨時(shí)添加、刪除商品，并且能夠?qū)崟r(shí)查看購(gòu)物車(chē)中商品的總價(jià)和數(shù)量。為了實(shí)現(xiàn)高效的商品操作和實(shí)時(shí)計(jì)算，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠更好地滿足這些需求？（）A.棧B.隊(duì)列C.優(yōu)先隊(duì)列D.雙向鏈表18、在一個(gè)有向圖中，頂點(diǎn)表示城市，邊表示城市之間的道路，邊的權(quán)重表示道路的長(zhǎng)度。如果要使用迪杰斯特拉算法找到從源頂點(diǎn)到其他所有頂點(diǎn)的最短路徑，以下哪個(gè)步驟是算法的核心？（）A.每次選擇距離源頂點(diǎn)最近的未訪問(wèn)頂點(diǎn)B.從源頂點(diǎn)開(kāi)始依次訪問(wèn)所有頂點(diǎn)C.不斷更新頂點(diǎn)的距離值D.隨機(jī)選擇一個(gè)頂點(diǎn)作為起始點(diǎn)19、設(shè)計(jì)一個(gè)用于音頻設(shè)備的電源凈化器，減少電源噪聲對(duì)音質(zhì)的影響，給出電路結(jié)構(gòu)和濾波效果分析。20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的UART通信模塊，波特率可設(shè)置，數(shù)據(jù)位、停止位可配置，給出硬件實(shí)現(xiàn)和測(cè)試方案。二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）論述伸展樹(shù)在數(shù)據(jù)局部性較好情況下的性能優(yōu)勢(shì)。2、（本題5分）解釋二叉樹(shù)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(shuō)明如何通過(guò)遍歷結(jié)果還原二叉樹(shù)。3、（本題5分）論述跳表在數(shù)據(jù)更新操作頻繁且數(shù)據(jù)量大的情況下的性能瓶頸及解決方案。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）構(gòu)建一個(gè)算法，在一個(gè)有向圖中找出所有頂點(diǎn)的前序和后序遍歷序列。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)希爾排序算法，對(duì)給定數(shù)組進(jìn)行排序，分析其分組策略對(duì)性能的影響。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，判斷給定的二叉樹(shù)是否為完全二叉樹(shù)，并輸出判斷結(jié)果。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在一個(gè)廣義表中查找指定元素，并返回其所在位置。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，利用二叉搜索樹(shù)存儲(chǔ)學(xué)生的社團(tuán)活動(dòng)參與情況，能夠快速查找特定社團(tuán)的參與學(xué)生。四、綜合題（本大題共2個(gè)小題，共20分)1、（本題10分）某醫(yī)院的病歷管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)患者的病歷信息，包含患者編號(hào)、姓名、性別、年齡、病癥、診斷結(jié)果、治療方案等。系統(tǒng)要支持快速檢索特定患者的病歷、按照病癥的嚴(yán)重程度對(duì)病歷進(jìn)行排序、添加新的病歷、刪除舊病歷以及更新病