安徽工業(yè)大學《數(shù)據(jù)結構與算法》2021-2022學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀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

《數(shù)據(jù)結構與算法》2021-2022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30個小題，每小題1分，共30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、設計一個音頻均衡器，能夠對不同頻段的音頻信號進行增益調節(jié)，給出系統(tǒng)方案和濾波器設計。2、設計一個基于數(shù)字信號處理的音頻濾波器，實現(xiàn)對特定頻率范圍的音頻信號進行濾波，分析濾波效果。3、插入排序也是一種常見的排序算法。以下關于插入排序的敘述，不正確的是：（）A.插入排序將待排序的元素插入到已排序的部分中合適的位置B.插入排序在平均情況下的時間復雜度為O(n^2)C.插入排序是一種不穩(wěn)定的排序算法D.插入排序對于小規(guī)模數(shù)據(jù)的排序效果較好4、在一個大型企業(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)計員工數(shù)量。為了實現(xiàn)這樣的功能，以下哪種數(shù)據(jù)結構是比較合適的選擇？（）A.字典樹B.堆C.跳表D.并查集5、在動態(tài)數(shù)組的實現(xiàn)中，當數(shù)組容量不足時需要進行擴容。關于動態(tài)數(shù)組的擴容策略，以下描述哪一項是不正確的？（）A.常見的擴容策略是按照一定的比例增加數(shù)組的容量，如擴大為原來的兩倍B.擴容操作會涉及到數(shù)據(jù)的復制，可能會影響性能C.為了避免頻繁擴容，可以在創(chuàng)建動態(tài)數(shù)組時預留一定的額外空間D.擴容操作的時間復雜度總是O(n)，其中n是數(shù)組中的元素數(shù)量6、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。7、利用射頻技術設計一個無線傳感器節(jié)點，能夠采集環(huán)境數(shù)據(jù)并通過無線方式傳輸，給出節(jié)點的硬件設計和功耗分析。8、運用集成電路設計流程，設計一款用于智能手機的音頻編解碼器芯片，支持多種音頻格式的解碼和編碼。9、假設要設計一個算法來找出一個整數(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)結構和算法的結合可能是最有效的？（）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，存儲元素并進行比較，難以實現(xiàn)此功能D.隊列，先進先出，不適合統(tǒng)計元素出現(xiàn)次數(shù)10、設計一個基于光電傳感器的物體計數(shù)系統(tǒng)，能夠準確計數(shù)通過檢測區(qū)域的物體數(shù)量。11、設計一個基于數(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、設計一個基于數(shù)字信號處理器（DSP）的語音信號處理系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)語音降噪、回聲消除等功能。13、在一個數(shù)據(jù)壓縮算法中，需要構建一個頻率字典來存儲字符出現(xiàn)的頻率，以便進行編碼。以下哪種數(shù)據(jù)結構適合用于實現(xiàn)這個頻率字典？（）A.哈希表B.平衡二叉搜索樹C.紅黑樹D.跳表14、設計一個基于FPGA的高速數(shù)據(jù)通信接口，支持PCIe或以太網接口，給出硬件設計和驅動開發(fā)。15、設計一個基于FPGA的UART通信模塊，波特率可設置，數(shù)據(jù)位、停止位可配置，給出硬件實現(xiàn)和測試方案。16、利用模擬電路技術，設計一個用于舞臺燈光控制的調光器，能夠實現(xiàn)燈光的平滑調節(jié)和多種燈光效果。17、設計一個基于模擬積分器和比較器的電壓-頻率轉換器（VFC），分析其性能特點。18、設計一個基于傳感器融合的姿態(tài)測量系統(tǒng)，能夠同時采集加速度、角速度等數(shù)據(jù)，準確測量物體的姿態(tài)。19、設計一個基于單片機的智能交通信號燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同時間段和交通流量自動調整信號燈的時長。20、設計一個音頻放大器，采用T類放大方式，在4Ω負載下輸出功率不小于50W，給出電路設計和電源管理。21、設計一個具有相位補償功能的放大器電路，提高電路的穩(wěn)定性和帶寬，給出電路設計和相位補償分析。22、設計一個基于數(shù)字信號處理的音頻分離系統(tǒng)，能夠將混合音頻中的不同聲源分離出來。23、設計一個基于FPGA的數(shù)字信號解調系統(tǒng)，支持常見的調制方式（如QPSK、16QAM等）的解調。24、二叉樹常用于實現(xiàn)查找操作，以下關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，因為其結構最規(guī)整D.無論二叉樹的結構如何，查找操作的時間復雜度都是O(n)25、設計一個低通濾波器電路，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)結構的實際應用中，可能需要對不同的數(shù)據(jù)結構進行組合和改進。以下關于數(shù)據(jù)結構組合和改進的描述，不正確的是：（）A.可以將哈希表和鏈表結合起來，解決哈希沖突時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上增加平衡機制，如AVL樹或紅黑樹，提高查找和插入的效率C.對圖進行優(yōu)化時，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)結構的組合和改進是沒有限制的，可以隨意創(chuàng)造新的數(shù)據(jù)結構，而不需要考慮其合理性和實用性27、運用集成電路設計流程，設計一款用于工業(yè)機器人視覺系統(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插入到已排序的部分中。在平均情況下，插入排序的時間復雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(logn)29、設計一個基于藍牙5.2技術的智能手環(huán)，具備健康監(jiān)測、運動追蹤和消息提醒功能。30、設計一個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個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線教育平臺需要對學生的學習成績、課程選擇和學習進度進行管理。設計數(shù)據(jù)結構來存儲這些信息，以便能夠快速地查詢學生的學習情況、分析課程的受歡迎程度，并為學生推薦合適的課程。2、（本題5分）在一個在線考試系統(tǒng)中，需要管理考試科目、試題、考生答案和成績等信息。設計一種數(shù)據(jù)結構來存儲這些信息，實現(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、直播時間、商品銷售數(shù)據(jù)和觀眾互動情況。設計數(shù)據(jù)結構來支持平臺的運營分析和主播管理。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。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）查詢某種藥品的庫存數(shù)量和有效期；（2）藥品入庫時添加信息；（3）藥品過期時刪除信息；（4）統(tǒng)計即將過期的藥品數(shù)量。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。5、（本題5分）在一個在線考試的監(jiān)考系統(tǒng)中，需要實時記錄考生的答題情況、交卷時間、是否作弊等信息。設計數(shù)據(jù)結構來保障考試的公平性和數(shù)據(jù)的準確性，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個小題，共25分)1、（本題5分）詳細論述在利用二叉樹進行排序的過程中，如何構建二叉排序樹，并分析其時間復雜度和空間復雜度。2、（本題5分）深入分析在具有n個元素的數(shù)組中，如何實現(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、邊等，說明圖的存儲方式有哪些，并比較它們的優(yōu)缺點