安徽工業(yè)大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第2頁，共2頁安徽工業(yè)大學(xué)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30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)音頻均衡器，能夠?qū)Σ煌l段的音頻信號進(jìn)行增益調(diào)節(jié)，給出系統(tǒng)方案和濾波器設(shè)計(jì)。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號處理的音頻濾波器，實(shí)現(xiàn)對特定頻率范圍的音頻信號進(jìn)行濾波，分析濾波效果。3、插入排序也是一種常見的排序算法。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4、在一個(gè)大型企業(yè)的員工管理系統(tǒng)中，需要存儲員工的基本信息，如姓名、工號、部門、職位等，并且能夠按照部門快速查找和統(tǒng)計(jì)員工數(shù)量。為了實(shí)現(xiàn)這樣的功能，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是比較合適的選擇？（）A.字典樹B.堆C.跳表D.并查集5、在動(dòng)態(tài)數(shù)組的實(shí)現(xiàn)中，當(dāng)數(shù)組容量不足時(shí)需要進(jìn)行擴(kuò)容。關(guān)于動(dòng)態(tài)數(shù)組的擴(kuò)容策略，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.常見的擴(kuò)容策略是按照一定的比例增加數(shù)組的容量，如擴(kuò)大為原來的兩倍B.擴(kuò)容操作會(huì)涉及到數(shù)據(jù)的復(fù)制，可能會(huì)影響性能C.為了避免頻繁擴(kuò)容，可以在創(chuàng)建動(dòng)態(tài)數(shù)組時(shí)預(yù)留一定的額外空間D.擴(kuò)容操作的時(shí)間復(fù)雜度總是O(n)，其中n是數(shù)組中的元素?cái)?shù)量6、設(shè)計(jì)一個(gè)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(shí)現(xiàn)，說明硬件電路和軟件算法。7、利用射頻技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)，能夠采集環(huán)境數(shù)據(jù)并通過無線方式傳輸，給出節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)和功耗分析。8、運(yùn)用集成電路設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)一款用于智能手機(jī)的音頻編解碼器芯片，支持多種音頻格式的解碼和編碼。9、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)算法來找出一個(gè)整數(shù)數(shù)組中所有出現(xiàn)次數(shù)超過一半的元素。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的結(jié)合可能是最有效的？（）A.哈希表記錄元素出現(xiàn)次數(shù)，然后篩選出次數(shù)超過一半的元素B.排序數(shù)組，然后通過遍歷找出出現(xiàn)次數(shù)超過一半的元素C.棧，存儲元素并進(jìn)行比較，難以實(shí)現(xiàn)此功能D.隊(duì)列，先進(jìn)先出，不適合統(tǒng)計(jì)元素出現(xiàn)次數(shù)10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電傳感器的物體計(jì)數(shù)系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確計(jì)數(shù)通過檢測區(qū)域的物體數(shù)量。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號處理的音頻分離系統(tǒng)，將混合音頻中的不同聲音成分分離出來。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號處理器（DSP）的語音信號處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)語音降噪、回聲消除等功能。13、在一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮算法中，需要構(gòu)建一個(gè)頻率字典來存儲字符出現(xiàn)的頻率，以便進(jìn)行編碼。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合用于實(shí)現(xiàn)這個(gè)頻率字典？（）A.哈希表B.平衡二叉搜索樹C.紅黑樹D.跳表14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的高速數(shù)據(jù)通信接口，支持PCIe或以太網(wǎng)接口，給出硬件設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)開發(fā)。15、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)和測試方案。16、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于舞臺燈光控制的調(diào)光器，能夠?qū)崿F(xiàn)燈光的平滑調(diào)節(jié)和多種燈光效果。17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬積分器和比較器的電壓-頻率轉(zhuǎn)換器（VFC），分析其性能特點(diǎn)。18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于傳感器融合的姿態(tài)測量系統(tǒng)，能夠同時(shí)采集加速度、角速度等數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確測量物體的姿態(tài)。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能交通信號燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同時(shí)間段和交通流量自動(dòng)調(diào)整信號燈的時(shí)長。20、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻放大器，采用T類放大方式，在4Ω負(fù)載下輸出功率不小于50W，給出電路設(shè)計(jì)和電源管理。21、設(shè)計(jì)一個(gè)具有相位補(bǔ)償功能的放大器電路，提高電路的穩(wěn)定性和帶寬，給出電路設(shè)計(jì)和相位補(bǔ)償分析。22、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號處理的音頻分離系統(tǒng)，能夠?qū)⒒旌弦纛l中的不同聲源分離出來。23、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號解調(diào)系統(tǒng)，支持常見的調(diào)制方式（如QPSK、16QAM等）的解調(diào)。24、二叉樹常用于實(shí)現(xiàn)查找操作，以下關(guān)于二叉樹查找效率的描述，正確的是：（）A.二叉樹的查找效率與樹的高度成正比，樹越高查找越慢B.平衡二叉樹的查找效率一定高于普通二叉樹C.滿二叉樹的查找效率最高，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)最規(guī)整D.無論二叉樹的結(jié)構(gòu)如何，查找操作的時(shí)間復(fù)雜度都是O(n)25、設(shè)計(jì)一個(gè)低通濾波器電路，截止頻率為1kHz，通帶增益為0dB，阻帶衰減不小于40dB，用于濾除高頻噪聲。26、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用中，可能需要對不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合和改進(jìn)。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組合和改進(jìn)的描述，不正確的是：（）A.可以將哈希表和鏈表結(jié)合起來，解決哈希沖突時(shí)采用鏈表存儲沖突元素，提高空間利用率B.可以在二叉搜索樹的基礎(chǔ)上增加平衡機(jī)制，如AVL樹或紅黑樹，提高查找和插入的效率C.對圖進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，可以使用鄰接多重表來代替鄰接表，以減少存儲空間和提高操作效率D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組合和改進(jìn)是沒有限制的，可以隨意創(chuàng)造新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而不需要考慮其合理性和實(shí)用性27、運(yùn)用集成電路設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)一款用于工業(yè)機(jī)器人視覺系統(tǒng)的圖像傳感器芯片，具備高分辨率和快速響應(yīng)特性。28、插入排序也是一種簡單的排序算法，它將未排序的元素逐個(gè)插入到已排序的部分中。在平均情況下，插入排序的時(shí)間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(logn)29、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙5.2技術(shù)的智能手環(huán)，具備健康監(jiān)測、運(yùn)動(dòng)追蹤和消息提醒功能。30、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬濾波器和數(shù)字濾波器組合的信號濾波系統(tǒng)，有效濾除多種類型的噪聲。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)在線教育平臺需要對學(xué)生的學(xué)習(xí)成績、課程選擇和學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行管理。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，以便能夠快速地查詢學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、分析課程的受歡迎程度，并為學(xué)生推薦合適的課程。2、（本題5分）在一個(gè)在線考試系統(tǒng)中，需要管理考試科目、試題、考生答案和成績等信息。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，實(shí)現(xiàn)考試科目的添加、刪除、查找和修改，試題的錄入和更新，考生答案的存儲和成績的計(jì)算，并能夠快速查詢考生的成績和排名。3、（本題5分）某電商直播平臺需要記錄主播的信息、直播時(shí)間、商品銷售數(shù)據(jù)和觀眾互動(dòng)情況。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來支持平臺的運(yùn)營分析和主播管理。4、（本題5分）某醫(yī)院的藥品庫存管理系統(tǒng)需要對藥品的種類、數(shù)量和有效期進(jìn)行管理。藥品信息包括藥品編號、名稱、數(shù)量、有效期等。這些信息以哈希桶的形式存儲。請?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢某種藥品的庫存數(shù)量和有效期；（2）藥品入庫時(shí)添加信息；（3）藥品過期時(shí)刪除信息；（4）統(tǒng)計(jì)即將過期的藥品數(shù)量。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。5、（本題5分）在一個(gè)在線考試的監(jiān)考系統(tǒng)中，需要實(shí)時(shí)記錄考生的答題情況、交卷時(shí)間、是否作弊等信息。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來保障考試的公平性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，支持對考生答題過程的監(jiān)控和異常情況的處理。三、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)論述在利用二叉樹進(jìn)行排序的過程中，如何構(gòu)建二叉排序樹，并分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）深入分析在具有n個(gè)元素的數(shù)組中，如何實(shí)現(xiàn)歸并排序的非遞歸版本，并比較其與遞歸版本的性能差異。3、（本題5分）闡述冒泡排序算法的基本思想和優(yōu)化策略，分析其在不同規(guī)模數(shù)據(jù)下的性能表現(xiàn)。4、（本題5分）解釋圖的基本概念，包括頂點(diǎn)、邊等，說明圖的存儲方式有哪些，并比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)