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

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁安徽大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題2分，共40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)數(shù)字信號(hào)量化電路，確定量化級(jí)數(shù)和編碼方式，分析量化誤差對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬濾波器和數(shù)字濾波器的組合濾波系統(tǒng)，有效濾除復(fù)雜噪聲。3、隊(duì)列可以用于實(shí)現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索算法。對(duì)于隊(duì)列在廣度優(yōu)先搜索中的應(yīng)用，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.從起始節(jié)點(diǎn)開始，將其加入隊(duì)列，然后依次處理隊(duì)列中的節(jié)點(diǎn)B.對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)，將其未訪問過的鄰接節(jié)點(diǎn)加入隊(duì)列C.隊(duì)列中的節(jié)點(diǎn)按照加入的先后順序進(jìn)行處理，保證了廣度優(yōu)先的搜索順序D.在搜索過程中，不需要標(biāo)記已訪問的節(jié)點(diǎn)，因?yàn)殛?duì)列可以自動(dòng)避免重復(fù)訪問4、鏈表是一種常見的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。對(duì)于單鏈表，以下關(guān)于其特點(diǎn)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.插入和刪除操作不需要移動(dòng)大量元素，只需修改指針B.可以方便地實(shí)現(xiàn)隨機(jī)訪問，時(shí)間復(fù)雜度為O(1)C.存儲(chǔ)空間不必連續(xù)，便于動(dòng)態(tài)分配D.查找某一特定位置的元素，需要從頭開始遍歷，時(shí)間復(fù)雜度為O(n)5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的視頻圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)視頻圖像的縮放、旋轉(zhuǎn)、色彩調(diào)整等功能。6、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，文件操作也是一個(gè)重要方面。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與文件操作的描述，不正確的是：（）A.可以將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到文件中，以便長期保存和后續(xù)使用B.在從文件中讀取數(shù)據(jù)并構(gòu)建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，需要考慮數(shù)據(jù)的格式和轉(zhuǎn)換C.對(duì)于大型文件，可以采用分塊讀取和處理的方式，避免一次性將全部數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存D.文件操作與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇和使用無關(guān)，只需要關(guān)注文件的讀寫方法和權(quán)限7、設(shè)計(jì)一個(gè)光纖通信系統(tǒng)中光纖的選型方案，考慮傳輸距離、帶寬和成本等因素，進(jìn)行性能和成本評(píng)估。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的自動(dòng)化包裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，能夠完成產(chǎn)品的包裝、封口、貼標(biāo)等操作。9、哈夫曼樹是一種特殊的帶權(quán)路徑長度最短的二叉樹，在數(shù)據(jù)壓縮等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。以下關(guān)于哈夫曼樹的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.哈夫曼樹的構(gòu)建過程基于貪心算法，每次選擇權(quán)值最小的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)合并B.通過哈夫曼樹可以為字符編碼，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效壓縮C.哈夫曼樹的帶權(quán)路徑長度是所有葉子節(jié)點(diǎn)的權(quán)值乘以路徑長度之和D.不同的字符集和權(quán)值分布會(huì)得到相同的哈夫曼樹結(jié)構(gòu)10、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘電路，能夠準(zhǔn)確顯示時(shí)、分、秒，具有校時(shí)功能，并使用數(shù)碼管或液晶顯示屏進(jìn)行顯示，提供詳細(xì)的電路原理圖和程序代碼。11、當(dāng)處理一個(gè)需要支持按照多個(gè)關(guān)鍵字進(jìn)行排序的數(shù)據(jù)集合時(shí)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可以有效地實(shí)現(xiàn)？（）A.多個(gè)二叉搜索樹B.多維數(shù)組和冒泡排序C.優(yōu)先級(jí)隊(duì)列和插入排序D.排序鏈表和歸并排序12、在一個(gè)需要對(duì)電話號(hào)碼進(jìn)行存儲(chǔ)和快速檢索的場景中，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.二叉搜索樹，按照電話號(hào)碼的數(shù)字大小進(jìn)行存儲(chǔ)和查找B.哈希表，通過合適的哈希函數(shù)可以快速定位電話號(hào)碼C.跳表，提供了較好的查找性能，但實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜D.線段樹，主要用于區(qū)間操作，不適合電話號(hào)碼檢索13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)燈光、窗簾、空調(diào)等設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和狀態(tài)監(jiān)測。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的時(shí)間段和車流量自動(dòng)調(diào)整信號(hào)燈的時(shí)長，實(shí)現(xiàn)智能化交通控制。15、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，?？梢杂糜诒磉_(dá)式求值。以下關(guān)于棧在表達(dá)式求值中的作用，哪一項(xiàng)描述是不正確的？（）A.?？梢杂脕泶鎯?chǔ)操作數(shù)和運(yùn)算符，按照特定的規(guī)則進(jìn)行計(jì)算B.遇到運(yùn)算符時(shí)，從棧中彈出相應(yīng)數(shù)量的操作數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，將結(jié)果壓入棧中C.對(duì)于中綴表達(dá)式，直接使用棧進(jìn)行求值，無需進(jìn)行任何轉(zhuǎn)換D.棧在處理括號(hào)和優(yōu)先級(jí)時(shí)發(fā)揮重要作用，能夠正確計(jì)算復(fù)雜的表達(dá)式16、設(shè)計(jì)一個(gè)高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采樣率達(dá)到50MSa/s，分辨率為12位，存儲(chǔ)深度為1MB，說明硬件選型和軟件驅(qū)動(dòng)編寫。17、圖是一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于表示對(duì)象之間的關(guān)系。在圖的存儲(chǔ)方式中，鄰接矩陣和鄰接表是常見的兩種方法。對(duì)于一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的無向圖，如果采用鄰接矩陣存儲(chǔ)，其空間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(n^3)18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于USBType-C接口的電源適配器，能夠提供多種輸出電壓和電流，包括電路設(shè)計(jì)和協(xié)議支持。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的高速數(shù)據(jù)通信接口，支持PCIe或以太網(wǎng)接口，給出硬件設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)開發(fā)。20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能小車控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)小車的自動(dòng)避障、循跡和遠(yuǎn)程控制功能。二、簡答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）闡述快速排序的基本原理和算法步驟，分析其平均情況下和最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度，并說明如何優(yōu)化快速排序算法。2、（本題5分）詳細(xì)說明如何在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)和e條邊的圖中，使用匈牙利算法求解最大匹配問題，分析其原理和時(shí)間復(fù)雜度。3、（本題5分）在圖的遍歷中，深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索在時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度上有何不同？三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場景，選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（AVL樹或紅黑樹），設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)一個(gè)在線教育平臺(tái)的課程評(píng)論信息，包括評(píng)論內(nèi)容、用戶ID、課程ID等，支持評(píng)論的展示和篩選功能。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，判斷給定的二叉樹是否為完全二叉樹，并給出時(shí)間復(fù)雜度分析。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在一個(gè)字符串中找出最長的重復(fù)子串。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)組的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)股票價(jià)格信息，實(shí)現(xiàn)價(jià)格的更新、查詢和統(tǒng)計(jì)操作。四、綜合題（本大題共2個(gè)小題，共20分)1、（本題10分）一個(gè)學(xué)校的教材管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)教材的信息，包括教材編號(hào)、教材名稱、作者、出版社、庫存數(shù)量、已預(yù)訂數(shù)量等。系統(tǒng)要支持快速查找特定教材、按照庫存數(shù)量對(duì)教材進(jìn)行排序、新增教材采購、修改預(yù)訂數(shù)量、刪除不再使用的教材。請(qǐng)確定恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能優(yōu)化策略。2、