安徽大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專(zhuān)業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專(zhuān)業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫(xiě)、漏寫(xiě)或字跡不清者，成績(jī)按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁(yè)，共1頁(yè)安徽大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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)音頻混響效果器，能夠?yàn)橐纛l信號(hào)添加混響效果，給出電路設(shè)計(jì)和效果參數(shù)調(diào)節(jié)。2、跳表是一種可以替代平衡樹(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在使用跳表進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。以下關(guān)于跳表的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.跳表通過(guò)隨機(jī)增加索引層次來(lái)提高查找效率B.插入和刪除操作可能會(huì)影響跳表的索引結(jié)構(gòu)，需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整C.跳表的平均查找、插入和刪除時(shí)間復(fù)雜度均為O(logn)D.跳表的空間復(fù)雜度比平衡樹(shù)低，更適合內(nèi)存緊張的場(chǎng)景3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的視頻圖像處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖像的縮放、旋轉(zhuǎn)等功能，給出硬件設(shè)計(jì)和圖像處理算法。4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，并通過(guò)控制加熱或制冷設(shè)備將溫度穩(wěn)定在設(shè)定值的±1℃范圍內(nèi)。5、AVL樹(shù)是一種平衡二叉搜索樹(shù)。關(guān)于AVL樹(shù)的特點(diǎn)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.AVL樹(shù)通過(guò)旋轉(zhuǎn)操作來(lái)保持樹(shù)的平衡，左右子樹(shù)的高度差不超過(guò)1B.在AVL樹(shù)中進(jìn)行插入和刪除操作后，需要通過(guò)調(diào)整來(lái)恢復(fù)平衡，時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)C.AVL樹(shù)的查找效率在最壞情況下也能保證為O(logn)D.AVL樹(shù)的空間復(fù)雜度比普通二叉搜索樹(shù)高，不適合存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)6、對(duì)于一個(gè)用數(shù)組實(shí)現(xiàn)的隊(duì)列，當(dāng)rear指針達(dá)到數(shù)組末尾時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)循環(huán)隊(duì)列，需要進(jìn)行什么樣的操作？（）A.rear指針重新指向數(shù)組開(kāi)頭B.擴(kuò)大數(shù)組容量C.停止入隊(duì)操作D.以上都不對(duì)7、考慮一個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的處理系統(tǒng)，需要按照數(shù)據(jù)包到達(dá)的先后順序進(jìn)行處理，同時(shí)能夠在任意時(shí)刻獲取最早到達(dá)的數(shù)據(jù)包。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以滿足這種需求？（）A.優(yōu)先隊(duì)列，根據(jù)優(yōu)先級(jí)處理數(shù)據(jù)包B.鏈表，順序存儲(chǔ)數(shù)據(jù)包C.棧，先進(jìn)后出處理數(shù)據(jù)包D.環(huán)形隊(duì)列，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)先出且循環(huán)利用空間8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于D/A轉(zhuǎn)換器的三角波信號(hào)發(fā)生器電路，輸出頻率范圍為100Hz-1kHz，幅度可調(diào)。9、設(shè)計(jì)一個(gè)高速光纖通信系統(tǒng)，傳輸速率達(dá)到100Gbps，說(shuō)明系統(tǒng)組成和關(guān)鍵器件選型。10、考慮一個(gè)在線購(gòu)物車(chē)系統(tǒng)，需要存儲(chǔ)用戶添加的商品信息，包括商品ID、數(shù)量和價(jià)格，并支持商品的添加、刪除和修改操作。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.二叉搜索樹(shù)，根據(jù)商品ID存儲(chǔ)B.鏈表，動(dòng)態(tài)管理商品信息C.數(shù)組，順序存儲(chǔ)購(gòu)物車(chē)內(nèi)容D.哈希表，快速定位商品11、在一個(gè)大頂堆中，若父節(jié)點(diǎn)的索引為i，則其左子節(jié)點(diǎn)的索引為？（）A.2i+1B.2iC.2i-1D.i/212、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字濾波器的信號(hào)去噪系統(tǒng)，分析去噪效果和對(duì)原始信號(hào)的保真度。13、根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理理論，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字濾波器，用于去除音頻信號(hào)中的噪聲，要求濾波器具有陡峭的截止頻率和較小的通帶波紋。14、在圖的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，鄰接多重表主要用于無(wú)向圖的存儲(chǔ)。對(duì)于鄰接多重表的特點(diǎn)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.鄰接多重表能夠減少在無(wú)向圖中存儲(chǔ)邊時(shí)的冗余信息B.便于對(duì)邊進(jìn)行刪除和插入操作C.鄰接多重表的空間復(fù)雜度比鄰接表低D.鄰接多重表在查找邊的信息時(shí)效率比鄰接矩陣高15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙5.2的無(wú)線耳機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)高品質(zhì)音頻播放和降噪功能，續(xù)航時(shí)間不小于20小時(shí)。16、基于通信中的編碼調(diào)制技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)高效的數(shù)字通信系統(tǒng)，提高頻譜利用率和傳輸速率。17、在一個(gè)具有n個(gè)元素的有序數(shù)組中，使用二分查找查找一個(gè)特定元素，若查找不成功，最多需要比較多少次？（）A.log2(n)B.log2(n)-1C.log2(n)+1D.n18、在一個(gè)具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的帶權(quán)有向圖中，使用Dijkstra算法求單源最短路徑，其時(shí)間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(ne)19、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(jiàn)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(lái)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20、當(dāng)使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)緩存時(shí)，LRU（LeastRecentlyUsed）策略是一種常見(jiàn)的淘汰算法。假設(shè)一個(gè)緩存容量有限，需要不斷替換元素。以下關(guān)于LRU策略的實(shí)現(xiàn)，哪個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的（）A.棧B.隊(duì)列C.哈希表D.雙向鏈表21、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線遙控器加密電路，能夠?qū)b控器的信號(hào)進(jìn)行加密，提高控制的安全性。22、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字音頻處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)音頻的采集、編碼、存儲(chǔ)和播放，具備一定的音頻特效處理功能。23、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的視頻壓縮編碼系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)H.264或H.265編碼，給出硬件設(shè)計(jì)和資源利用。24、設(shè)計(jì)一個(gè)智能電表的通信接口電路，能夠與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，包括接口類(lèi)型選擇和電路設(shè)計(jì)。25、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的語(yǔ)音信號(hào)處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音降噪、回聲消除等功能。二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中棧的應(yīng)用場(chǎng)景，如括號(hào)匹配、進(jìn)制轉(zhuǎn)換等，并說(shuō)明其實(shí)現(xiàn)原理。2、（本題5分）在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，闡述如何使用斐波那契堆進(jìn)行優(yōu)先隊(duì)列操作，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其性能優(yōu)勢(shì)。3、（本題5分）論述如何利用并查集解決島嶼數(shù)量問(wèn)題，給出算法思路和代碼實(shí)現(xiàn)。4、（本題5分）對(duì)于一個(gè)用哈希表存儲(chǔ)的字符串集合，解釋如何進(jìn)行字符串的插入、查找和刪除操作，并分析其平均時(shí)間復(fù)雜度。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，利用二叉搜索樹(shù)存儲(chǔ)學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)記錄，能夠快速查找特定活動(dòng)的參與學(xué)生。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用鏈表實(shí)現(xiàn)棧的擴(kuò)容和縮容功能，當(dāng)棧滿或棧空時(shí)自動(dòng)調(diào)整大小。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，判斷給定的帶權(quán)有向圖是否存在負(fù)權(quán)回路，如果存在，輸出回路的路徑。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，利用鏈表結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)學(xué)生信息（包括學(xué)號(hào)、姓名、成績(jī)），實(shí)現(xiàn)按成績(jī)升序排序的功能。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)棧結(jié)構(gòu)，模擬實(shí)現(xiàn)表達(dá)式求值的功能，支持四則運(yùn)算，能夠處理括號(hào)和優(yōu)先級(jí)。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）一個(gè)在線考試系統(tǒng)需要記錄學(xué)生的答題情況、得分和考試時(shí)間。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，能夠快速地統(tǒng)計(jì)考試結(jié)果、分析學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)。2、（本題10分）一個(gè)在線圖書(shū)館的借閱管理系統(tǒng)需要記錄圖書(shū)信息、讀者信息和借閱記錄，圖書(shū)信息包括圖書(shū)ISBN、書(shū)名、作者、出版社、可借閱狀態(tài)，讀者信息包括讀者ID、姓名、聯(lián)系方式，借閱記錄包括借閱ID、讀者ID、圖書(shū)ISBN、借閱時(shí)間、應(yīng)還時(shí)間。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理借閱數(shù)