安徽大學《數(shù)據(jù)結構實驗》2021-2022學年第一學期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁安徽大學《數(shù)據(jù)結構實驗》

2021-2022學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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、設計一個音頻混響效果器，能夠為音頻信號添加混響效果，給出電路設計和效果參數(shù)調節(jié)。2、跳表是一種可以替代平衡樹的數(shù)據(jù)結構。假設我們正在使用跳表進行數(shù)據(jù)存儲。以下關于跳表的描述，哪一項是不準確的？（）A.跳表通過隨機增加索引層次來提高查找效率B.插入和刪除操作可能會影響跳表的索引結構，需要進行相應的調整C.跳表的平均查找、插入和刪除時間復雜度均為O(logn)D.跳表的空間復雜度比平衡樹低，更適合內存緊張的場景3、設計一個基于FPGA的視頻圖像處理系統(tǒng)，實現(xiàn)圖像的縮放、旋轉等功能，給出硬件設計和圖像處理算法。4、設計一個基于單片機的溫度控制系統(tǒng)，能夠實時監(jiān)測環(huán)境溫度，并通過控制加熱或制冷設備將溫度穩(wěn)定在設定值的±1℃范圍內。5、AVL樹是一種平衡二叉搜索樹。關于AVL樹的特點，以下描述哪一項是不正確的？（）A.AVL樹通過旋轉操作來保持樹的平衡，左右子樹的高度差不超過1B.在AVL樹中進行插入和刪除操作后，需要通過調整來恢復平衡，時間復雜度為O(logn)C.AVL樹的查找效率在最壞情況下也能保證為O(logn)D.AVL樹的空間復雜度比普通二叉搜索樹高，不適合存儲大量數(shù)據(jù)6、對于一個用數(shù)組實現(xiàn)的隊列，當rear指針達到數(shù)組末尾時，為了實現(xiàn)循環(huán)隊列，需要進行什么樣的操作？（）A.rear指針重新指向數(shù)組開頭B.擴大數(shù)組容量C.停止入隊操作D.以上都不對7、考慮一個網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的處理系統(tǒng)，需要按照數(shù)據(jù)包到達的先后順序進行處理，同時能夠在任意時刻獲取最早到達的數(shù)據(jù)包。以下哪種數(shù)據(jù)結構可以滿足這種需求？（）A.優(yōu)先隊列，根據(jù)優(yōu)先級處理數(shù)據(jù)包B.鏈表，順序存儲數(shù)據(jù)包C.棧，先進后出處理數(shù)據(jù)包D.環(huán)形隊列，實現(xiàn)先進先出且循環(huán)利用空間8、設計一個基于D/A轉換器的三角波信號發(fā)生器電路，輸出頻率范圍為100Hz-1kHz，幅度可調。9、設計一個高速光纖通信系統(tǒng)，傳輸速率達到100Gbps，說明系統(tǒng)組成和關鍵器件選型。10、考慮一個在線購物車系統(tǒng)，需要存儲用戶添加的商品信息，包括商品ID、數(shù)量和價格，并支持商品的添加、刪除和修改操作。以下哪種數(shù)據(jù)結構可能是最適合的？（）A.二叉搜索樹，根據(jù)商品ID存儲B.鏈表，動態(tài)管理商品信息C.數(shù)組，順序存儲購物車內容D.哈希表，快速定位商品11、在一個大頂堆中，若父節(jié)點的索引為i，則其左子節(jié)點的索引為？（）A.2i+1B.2iC.2i-1D.i/212、設計一個基于數(shù)字濾波器的信號去噪系統(tǒng)，分析去噪效果和對原始信號的保真度。13、根據(jù)數(shù)字信號處理理論，設計一個數(shù)字濾波器，用于去除音頻信號中的噪聲，要求濾波器具有陡峭的截止頻率和較小的通帶波紋。14、在圖的存儲結構中，鄰接多重表主要用于無向圖的存儲。對于鄰接多重表的特點，以下描述哪一項是不正確的？（）A.鄰接多重表能夠減少在無向圖中存儲邊時的冗余信息B.便于對邊進行刪除和插入操作C.鄰接多重表的空間復雜度比鄰接表低D.鄰接多重表在查找邊的信息時效率比鄰接矩陣高15、設計一個基于藍牙5.2的無線耳機，能夠實現(xiàn)高品質音頻播放和降噪功能，續(xù)航時間不小于20小時。16、基于通信中的編碼調制技術設計一個高效的數(shù)字通信系統(tǒng)，提高頻譜利用率和傳輸速率。17、在一個具有n個元素的有序數(shù)組中，使用二分查找查找一個特定元素，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、在一個具有n個節(jié)點的帶權有向圖中，使用Dijkstra算法求單源最短路徑，其時間復雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(ne)19、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20、當使用數(shù)據(jù)結構來實現(xiàn)緩存時，LRU（LeastRecentlyUsed）策略是一種常見的淘汰算法。假設一個緩存容量有限，需要不斷替換元素。以下關于LRU策略的實現(xiàn)，哪個數(shù)據(jù)結構可能是最適合的（）A.棧B.隊列C.哈希表D.雙向鏈表21、設計一個無線遙控器加密電路，能夠對遙控器的信號進行加密，提高控制的安全性。22、設計一個數(shù)字音頻處理系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)音頻的采集、編碼、存儲和播放，具備一定的音頻特效處理功能。23、設計一個基于FPGA的視頻壓縮編碼系統(tǒng)，實現(xiàn)H.264或H.265編碼，給出硬件設計和資源利用。24、設計一個智能電表的通信接口電路，能夠與上位機進行數(shù)據(jù)通信，包括接口類型選擇和電路設計。25、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。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋數(shù)據(jù)結構中棧的應用場景，如括號匹配、進制轉換等，并說明其實現(xiàn)原理。2、（本題5分）在數(shù)據(jù)結構中，闡述如何使用斐波那契堆進行優(yōu)先隊列操作，給出算法步驟和實現(xiàn)代碼，并分析其性能優(yōu)勢。3、（本題5分）論述如何利用并查集解決島嶼數(shù)量問題，給出算法思路和代碼實現(xiàn)。4、（本題5分）對于一個用哈希表存儲的字符串集合，解釋如何進行字符串的插入、查找和刪除操作，并分析其平均時間復雜度。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個算法，利用二叉搜索樹存儲學生的實踐活動記錄，能夠快速查找特定活動的參與學生。2、（本題5分）設計一個程序，使用鏈表實現(xiàn)棧的擴容和縮容功能，當棧滿或?？諘r自動調整大小。3、（本題5分）設計一個算法，判斷給定的帶權有向圖是否存在負權回路，如果存在，輸出回路的路徑。4、（本題5分）設計一個算法，利用鏈表結構存儲學生信息（包括學號、姓名、成績），實現(xiàn)按成績升序排序的功能。5、（本題5分）設計一個棧結構，模擬實現(xiàn)表達式求值的功能，支持四則運算，能夠處理括號和優(yōu)先級。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一個在線考試系統(tǒng)需要記錄學生的答題情況、得分和考試時間。設計合適的數(shù)據(jù)結構來存儲這些數(shù)據(jù)，能夠快速地統(tǒng)計考試結果、分析學生的薄弱環(huán)節(jié)。2、（本題10分）一個在線圖書館的借閱管理系統(tǒng)需要記錄圖書信息、讀者信息和借閱記錄，圖書信息包括圖書ISBN、書名、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ISBN、借閱時間、應還時間。請設計數(shù)據(jù)結構來管理借閱數(shù)