安徽大学《数据结构与算法》2021-2022学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页安徽大学《数据结构与算法》

2021-2022学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、设计一个数字信号量化电路，确定量化级数和编码方式，分析量化误差对信号质量的影响。2、设计一个基于模拟滤波器和数字滤波器的组合滤波系统，有效滤除复杂噪声。3、队列可以用于实现广度优先搜索算法。对于队列在广度优先搜索中的应用，以下描述哪一项是不正确的？（）A.从起始节点开始，将其加入队列，然后依次处理队列中的节点B.对于每个节点，将其未访问过的邻接节点加入队列C.队列中的节点按照加入的先后顺序进行处理，保证了广度优先的搜索顺序D.在搜索过程中，不需要标记已访问的节点，因为队列可以自动避免重复访问4、链表是一种常见的链式存储结构。对于单链表，以下关于其特点的描述，错误的是（）A.插入和删除操作不需要移动大量元素，只需修改指针B.可以方便地实现随机访问，时间复杂度为O(1)C.存储空间不必连续，便于动态分配D.查找某一特定位置的元素，需要从头开始遍历，时间复杂度为O(n)5、设计一个基于FPGA的视频图像处理系统，能够实现视频图像的缩放、旋转、色彩调整等功能。6、在数据结构的应用中，文件操作也是一个重要方面。以下关于数据结构与文件操作的描述，不正确的是：（）A.可以将数据结构中的数据存储到文件中，以便长期保存和后续使用B.在从文件中读取数据并构建数据结构时，需要考虑数据的格式和转换C.对于大型文件，可以采用分块读取和处理的方式，避免一次性将全部数据读入内存D.文件操作与数据结构的选择和使用无关，只需要关注文件的读写方法和权限7、设计一个光纤通信系统中光纤的选型方案，考虑传输距离、带宽和成本等因素，进行性能和成本评估。8、设计一个基于PLC的自动化包装生产线控制系统，能够完成产品的包装、封口、贴标等操作。9、哈夫曼树是一种特殊的带权路径长度最短的二叉树，在数据压缩等领域有重要应用。以下关于哈夫曼树的描述，不准确的是：（）A.哈夫曼树的构建过程基于贪心算法，每次选择权值最小的两个节点合并B.通过哈夫曼树可以为字符编码，实现数据的高效压缩C.哈夫曼树的带权路径长度是所有叶子节点的权值乘以路径长度之和D.不同的字符集和权值分布会得到相同的哈夫曼树结构10、设计一个数字时钟电路，能够准确显示时、分、秒，具有校时功能，并使用数码管或液晶显示屏进行显示，提供详细的电路原理图和程序代码。11、当处理一个需要支持按照多个关键字进行排序的数据集合时，以下哪种数据结构和算法的组合可以有效地实现？（）A.多个二叉搜索树B.多维数组和冒泡排序C.优先级队列和插入排序D.排序链表和归并排序12、在一个需要对电话号码进行存储和快速检索的场景中，以下哪种数据结构可能是最优的选择？（）A.二叉搜索树，按照电话号码的数字大小进行存储和查找B.哈希表，通过合适的哈希函数可以快速定位电话号码C.跳表，提供了较好的查找性能，但实现相对复杂D.线段树，主要用于区间操作，不适合电话号码检索13、设计一个基于ZigBee技术的智能家居控制系统，能够实现对灯光、窗帘、空调等设备的远程控制和状态监测。14、设计一个基于FPGA的交通信号灯控制系统，能够根据不同的时间段和车流量自动调整信号灯的时长，实现智能化交通控制。15、在数据结构的应用中，栈可以用于表达式求值。以下关于栈在表达式求值中的作用，哪一项描述是不正确的？（）A.栈可以用来存储操作数和运算符，按照特定的规则进行计算B.遇到运算符时，从栈中弹出相应数量的操作数进行运算，将结果压入栈中C.对于中缀表达式，直接使用栈进行求值，无需进行任何转换D.栈在处理括号和优先级时发挥重要作用，能够正确计算复杂的表达式16、设计一个高速数据采集系统，采样率达到50MSa/s，分辨率为12位，存储深度为1MB，说明硬件选型和软件驱动编写。17、图是一种复杂的数据结构，用于表示对象之间的关系。在图的存储方式中，邻接矩阵和邻接表是常见的两种方法。对于一个具有n个顶点的无向图，如果采用邻接矩阵存储，其空间复杂度为：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(n^3)18、设计一个基于USBType-C接口的电源适配器，能够提供多种输出电压和电流，包括电路设计和协议支持。19、设计一个基于FPGA的高速数据通信接口，支持PCIe或以太网接口，给出硬件设计和驱动开发。20、设计一个基于单片机的智能小车控制系统，能够实现小车的自动避障、循迹和远程控制功能。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）阐述快速排序的基本原理和算法步骤，分析其平均情况下和最坏情况下的时间复杂度，并说明如何优化快速排序算法。2、（本题5分）详细说明如何在一个具有n个顶点和e条边的图中，使用匈牙利算法求解最大匹配问题，分析其原理和时间复杂度。3、（本题5分）在图的遍历中，深度优先搜索和广度优先搜索在时间复杂度和空间复杂度上有何不同？三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）根据实际应用场景，选择合适的数据结构（AVL树或红黑树），设计并实现相应的操作。2、（本题5分）设计一个程序，使用合适的数据结构存储一个在线教育平台的课程评论信息，包括评论内容、用户ID、课程ID等，支持评论的展示和筛选功能。3、（本题5分）设计一个算法，判断给定的二叉树是否为完全二叉树，并给出时间复杂度分析。4、（本题5分）设计一个算法，在一个字符串中找出最长的重复子串。5、（本题5分）设计一个基于数组的存储结构来存储股票价格信息，实现价格的更新、查询和统计操作。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）一个学校的教材管理系统需要存储教材的信息，包括教材编号、教材名称、作者、出版社、库存数量、已预订数量等。系统要支持快速查找特定教材、按照库存数量对教材进行排序、新增教材采购、修改预订数量、删除不再使用的教材。请确定恰当的数据结构，并详细阐述算法和代码实现，以及性能优化策略。2、