安徽工业大学《数据结构与算法》2020-2021学年第一学期期末试卷

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《数据结构与算法》2020-2021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、设计一个基于DSP的数字音频均衡器，能够实现多频段的音频均衡调节，给出系统的硬件架构和软件算法。2、假设要设计一个程序来管理一个图书馆的书籍库存系统，需要能够快速查找、插入和删除书籍信息。考虑到书籍数量可能很大，并且操作频繁，以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.数组，存储固定数量的元素，插入和删除操作效率较低B.链表，动态存储元素，插入和删除操作方便，但查找效率相对较低C.栈，遵循后进先出原则，不适合频繁的查找和删除任意位置的元素D.队列，先进先出，适用于排队场景，不太适合此库存管理需求3、设计一个基于蓝牙低能耗（BLE）技术的健康监测手环，能够实时监测心率、血压、运动步数等健康数据，并传输到手机端。4、考虑一个语音识别系统，需要对语音信号进行实时处理和分析，存储语音片段的特征信息，并能够快速地进行匹配和识别。对于这样的系统，以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.循环链表，存储连续的语音片段B.双链表，方便前后双向访问语音数据C.二叉堆，快速获取重要的语音特征D.哈希桶，快速定位特定的语音特征5、插入排序也是一种常见的排序算法。以下关于插入排序的叙述，不正确的是：（）A.插入排序将待排序的元素插入到已排序的部分中合适的位置B.插入排序在平均情况下的时间复杂度为O(n^2)C.插入排序是一种不稳定的排序算法D.插入排序对于小规模数据的排序效果较好6、设计一个基于DSP的语音合成系统，能够将文本转换为自然流畅的语音，提供算法实现和性能评估。7、设计一个数字信号调制解调高速电路，能够实现更高的数据传输速率，提高通信效率。8、红黑树也是一种自平衡的二叉搜索树。假设我们正在研究一个红黑树。以下关于红黑树的描述，哪一项是不准确的？（）A.红黑树通过对节点颜色的约束来保持一定程度的平衡B.红黑树的插入和删除操作相对复杂，但能保证较好的性能C.红黑树的查找操作的时间复杂度在平均情况下优于AVL树D.红黑树在频繁插入和删除节点的情况下，性能比AVL树更稳定9、设计一个基于单片机的智能门禁系统，能够通过指纹、密码或刷卡进行身份验证，控制门的开关。10、利用数字电路技术，设计一个图书馆自助借还书系统，实现图书的自动借阅、归还和管理。11、设计一个数字通信中的多载波调制（OFDM）系统，分析峰均比和抗多径性能。12、设计一个简单的直流稳压电源，输出电压为+5V、+12V和-12V，最大输出电流为1A，电压调整率小于1%，负载调整率小于5%。13、设计一个基于单片机的太阳能充电控制器，能够实现对太阳能电池板的最大功率跟踪和蓄电池的充电管理。14、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15、设计一个带通椭圆滤波器电路，中心频率为1kHz，带宽为200Hz，通带波纹小于0.3dB，阻带衰减不小于60dB，输入信号频率范围为0-2kHz。16、假设要实现一个可以快速查找两个节点之间是否存在路径的图数据结构。以下哪种表示方法和搜索算法的组合最适合？（）A.邻接矩阵和深度优先搜索B.邻接表和广度优先搜索C.邻接矩阵和广度优先搜索D.邻接表和深度优先搜索17、考虑到一个电商网站的购物车功能，用户可以随时添加、删除商品，并且能够实时查看购物车中商品的总价和数量。为了实现高效的商品操作和实时计算，以下哪种数据结构能够更好地满足这些需求？（）A.栈B.队列C.优先队列D.双向链表18、在一个有向图中，顶点表示城市，边表示城市之间的道路，边的权重表示道路的长度。如果要使用迪杰斯特拉算法找到从源顶点到其他所有顶点的最短路径，以下哪个步骤是算法的核心？（）A.每次选择距离源顶点最近的未访问顶点B.从源顶点开始依次访问所有顶点C.不断更新顶点的距离值D.随机选择一个顶点作为起始点19、设计一个用于音频设备的电源净化器，减少电源噪声对音质的影响，给出电路结构和滤波效果分析。20、设计一个基于FPGA的UART通信模块，波特率可设置，数据位、停止位可配置，给出硬件实现和测试方案。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）论述伸展树在数据局部性较好情况下的性能优势。2、（本题5分）解释二叉树的前序遍历、中序遍历和后序遍历的概念，分别给出三种遍历的算法步骤，并举例说明如何通过遍历结果还原二叉树。3、（本题5分）论述跳表在数据更新操作频繁且数据量大的情况下的性能瓶颈及解决方案。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）构建一个算法，在一个有向图中找出所有顶点的前序和后序遍历序列。2、（本题5分）设计一个希尔排序算法，对给定数组进行排序，分析其分组策略对性能的影响。3、（本题5分）设计一个程序，判断给定的二叉树是否为完全二叉树，并输出判断结果。4、（本题5分）设计一个算法，在一个广义表中查找指定元素，并返回其所在位置。5、（本题5分）设计一个算法，利用二叉搜索树存储学生的社团活动参与情况，能够快速查找特定社团的参与学生。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）某医院的病历管理系统需要存储患者的病历信息，包含患者编号、姓名、性别、年龄、病症、诊断结果、治疗方案等。系统要支持快速检索特定患者的病历、按照病症的严重程度对病历进行排序、添加新的病历、删除旧病历以及更新病