安徽工业大学《数据结构与算法》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《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30个小题，每小题1分，共30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、设计一个音频均衡器，能够对不同频段的音频信号进行增益调节，给出系统方案和滤波器设计。2、设计一个基于数字信号处理的音频滤波器，实现对特定频率范围的音频信号进行滤波，分析滤波效果。3、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4、在一个大型企业的员工管理系统中，需要存储员工的基本信息，如姓名、工号、部门、职位等，并且能够按照部门快速查找和统计员工数量。为了实现这样的功能，以下哪种数据结构是比较合适的选择？（）A.字典树B.堆C.跳表D.并查集5、在动态数组的实现中，当数组容量不足时需要进行扩容。关于动态数组的扩容策略，以下描述哪一项是不正确的？（）A.常见的扩容策略是按照一定的比例增加数组的容量，如扩大为原来的两倍B.扩容操作会涉及到数据的复制，可能会影响性能C.为了避免频繁扩容，可以在创建动态数组时预留一定的额外空间D.扩容操作的时间复杂度总是O(n)，其中n是数组中的元素数量6、设计一个数字电压表，测量范围为0至50V，精度为0.1V，采用ADC芯片实现，说明硬件电路和软件算法。7、利用射频技术设计一个无线传感器节点，能够采集环境数据并通过无线方式传输，给出节点的硬件设计和功耗分析。8、运用集成电路设计流程，设计一款用于智能手机的音频编解码器芯片，支持多种音频格式的解码和编码。9、假设要设计一个算法来找出一个整数数组中所有出现次数超过一半的元素。以下哪种数据结构和算法的结合可能是最有效的？（）A.哈希表记录元素出现次数，然后筛选出次数超过一半的元素B.排序数组，然后通过遍历找出出现次数超过一半的元素C.栈，存储元素并进行比较，难以实现此功能D.队列，先进先出，不适合统计元素出现次数10、设计一个基于光电传感器的物体计数系统，能够准确计数通过检测区域的物体数量。11、设计一个基于数字信号处理的音频分离系统，将混合音频中的不同声音成分分离出来。12、设计一个基于数字信号处理器（DSP）的语音信号处理系统，能够实现语音降噪、回声消除等功能。13、在一个数据压缩算法中，需要构建一个频率字典来存储字符出现的频率，以便进行编码。以下哪种数据结构适合用于实现这个频率字典？（）A.哈希表B.平衡二叉搜索树C.红黑树D.跳表14、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。15、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。16、利用模拟电路技术，设计一个用于舞台灯光控制的调光器，能够实现灯光的平滑调节和多种灯光效果。17、设计一个基于模拟积分器和比较器的电压-频率转换器（VFC），分析其性能特点。18、设计一个基于传感器融合的姿态测量系统，能够同时采集加速度、角速度等数据，准确测量物体的姿态。19、设计一个基于单片机的智能交通信号灯控制系统，能够根据不同时间段和交通流量自动调整信号灯的时长。20、设计一个音频放大器，采用T类放大方式，在4Ω负载下输出功率不小于50W，给出电路设计和电源管理。21、设计一个具有相位补偿功能的放大器电路，提高电路的稳定性和带宽，给出电路设计和相位补偿分析。22、设计一个基于数字信号处理的音频分离系统，能够将混合音频中的不同声源分离出来。23、设计一个基于FPGA的数字信号解调系统，支持常见的调制方式（如QPSK、16QAM等）的解调。24、二叉树常用于实现查找操作，以下关于二叉树查找效率的描述，正确的是：（）A.二叉树的查找效率与树的高度成正比，树越高查找越慢B.平衡二叉树的查找效率一定高于普通二叉树C.满二叉树的查找效率最高，因为其结构最规整D.无论二叉树的结构如何，查找操作的时间复杂度都是O(n)25、设计一个低通滤波器电路，截止频率为1kHz，通带增益为0dB，阻带衰减不小于40dB，用于滤除高频噪声。26、在数据结构的实际应用中，可能需要对不同的数据结构进行组合和改进。以下关于数据结构组合和改进的描述，不正确的是：（）A.可以将哈希表和链表结合起来，解决哈希冲突时采用链表存储冲突元素，提高空间利用率B.可以在二叉搜索树的基础上增加平衡机制，如AVL树或红黑树，提高查找和插入的效率C.对图进行优化时，可以使用邻接多重表来代替邻接表，以减少存储空间和提高操作效率D.数据结构的组合和改进是没有限制的，可以随意创造新的数据结构，而不需要考虑其合理性和实用性27、运用集成电路设计流程，设计一款用于工业机器人视觉系统的图像传感器芯片，具备高分辨率和快速响应特性。28、插入排序也是一种简单的排序算法，它将未排序的元素逐个插入到已排序的部分中。在平均情况下，插入排序的时间复杂度为：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(logn)29、设计一个基于蓝牙5.2技术的智能手环，具备健康监测、运动追踪和消息提醒功能。30、设计一个基于模拟滤波器和数字滤波器组合的信号滤波系统，有效滤除多种类型的噪声。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线教育平台需要对学生的学习成绩、课程选择和学习进度进行管理。设计数据结构来存储这些信息，以便能够快速地查询学生的学习情况、分析课程的受欢迎程度，并为学生推荐合适的课程。2、（本题5分）在一个在线考试系统中，需要管理考试科目、试题、考生答案和成绩等信息。设计一种数据结构来存储这些信息，实现考试科目的添加、删除、查找和修改，试题的录入和更新，考生答案的存储和成绩的计算，并能够快速查询考生的成绩和排名。3、（本题5分）某电商直播平台需要记录主播的信息、直播时间、商品销售数据和观众互动情况。设计数据结构来支持平台的运营分析和主播管理。4、（本题5分）某医院的药品库存管理系统需要对药品的种类、数量和有效期进行管理。药品信息包括药品编号、名称、数量、有效期等。这些信息以哈希桶的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询某种药品的库存数量和有效期；（2）药品入库时添加信息；（3）药品过期时删除信息；（4）统计即将过期的药品数量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。5、（本题5分）在一个在线考试的监考系统中，需要实时记录考生的答题情况、交卷时间、是否作弊等信息。设计数据结构来保障考试的公平性和数据的准确性，支持对考生答题过程的监控和异常情况的处理。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细论述在利用二叉树进行排序的过程中，如何构建二叉排序树，并分析其时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）深入分析在具有n个元素的数组中，如何实现归并排序的非递归版本，并比较其与递归版本的性能差异。3、（本题5分）阐述冒泡排序算法的基本思想和优化策略，分析其在不同规模数据下的性能表现。4、（本题5分）解释图的基本概念，包括顶点、边等，说明图的存储方式有哪些，并比较它们的优缺点