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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2020-2021學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40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(shè)計一個基于DSP的數(shù)字音頻均衡器，能夠?qū)崿F(xiàn)多頻段的音頻均衡調(diào)節(jié)，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件算法。2、假設(shè)要設(shè)計一個程序來管理一個圖書館的書籍庫存系統(tǒng)，需要能夠快速查找、插入和刪除書籍信息?？紤]到書籍?dāng)?shù)量可能很大，并且操作頻繁，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.數(shù)組，存儲固定數(shù)量的元素，插入和刪除操作效率較低B.鏈表，動態(tài)存儲元素，插入和刪除操作方便，但查找效率相對較低C.棧，遵循后進先出原則，不適合頻繁的查找和刪除任意位置的元素D.隊列，先進先出，適用于排隊場景，不太適合此庫存管理需求3、設(shè)計一個基于藍牙低能耗（BLE）技術(shù)的健康監(jiān)測手環(huán)，能夠?qū)崟r監(jiān)測心率、血壓、運動步數(shù)等健康數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)绞謾C端。4、考慮一個語音識別系統(tǒng)，需要對語音信號進行實時處理和分析，存儲語音片段的特征信息，并能夠快速地進行匹配和識別。對于這樣的系統(tǒng)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.循環(huán)鏈表，存儲連續(xù)的語音片段B.雙鏈表，方便前后雙向訪問語音數(shù)據(jù)C.二叉堆，快速獲取重要的語音特征D.哈希桶，快速定位特定的語音特征5、插入排序也是一種常見的排序算法。以下關(guān)于插入排序的敘述，不正確的是：（）A.插入排序?qū)⒋判虻脑夭迦氲揭雅判虻牟糠种泻线m的位置B.插入排序在平均情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)C.插入排序是一種不穩(wěn)定的排序算法D.插入排序?qū)τ谛∫?guī)模數(shù)據(jù)的排序效果較好6、設(shè)計一個基于DSP的語音合成系統(tǒng)，能夠?qū)⑽谋巨D(zhuǎn)換為自然流暢的語音，提供算法實現(xiàn)和性能評估。7、設(shè)計一個數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)高速電路，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，提高通信效率。8、紅黑樹也是一種自平衡的二叉搜索樹。假設(shè)我們正在研究一個紅黑樹。以下關(guān)于紅黑樹的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.紅黑樹通過對節(jié)點顏色的約束來保持一定程度的平衡B.紅黑樹的插入和刪除操作相對復(fù)雜，但能保證較好的性能C.紅黑樹的查找操作的時間復(fù)雜度在平均情況下優(yōu)于AVL樹D.紅黑樹在頻繁插入和刪除節(jié)點的情況下，性能比AVL樹更穩(wěn)定9、設(shè)計一個基于單片機的智能門禁系統(tǒng)，能夠通過指紋、密碼或刷卡進行身份驗證，控制門的開關(guān)。10、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計一個圖書館自助借還書系統(tǒng)，實現(xiàn)圖書的自動借閱、歸還和管理。11、設(shè)計一個數(shù)字通信中的多載波調(diào)制（OFDM）系統(tǒng)，分析峰均比和抗多徑性能。12、設(shè)計一個簡單的直流穩(wěn)壓電源，輸出電壓為+5V、+12V和-12V，最大輸出電流為1A，電壓調(diào)整率小于1%，負(fù)載調(diào)整率小于5%。13、設(shè)計一個基于單片機的太陽能充電控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)對太陽能電池板的最大功率跟蹤和蓄電池的充電管理。14、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)值最小的兩個節(jié)點合并B.通過哈夫曼樹可以為字符編碼，實現(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)值分布會得到相同的哈夫曼樹結(jié)構(gòu)15、設(shè)計一個帶通橢圓濾波器電路，中心頻率為1kHz，帶寬為200Hz，通帶波紋小于0.3dB，阻帶衰減不小于60dB，輸入信號頻率范圍為0-2kHz。16、假設(shè)要實現(xiàn)一個可以快速查找兩個節(jié)點之間是否存在路徑的圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下哪種表示方法和搜索算法的組合最適合？（）A.鄰接矩陣和深度優(yōu)先搜索B.鄰接表和廣度優(yōu)先搜索C.鄰接矩陣和廣度優(yōu)先搜索D.鄰接表和深度優(yōu)先搜索17、考慮到一個電商網(wǎng)站的購物車功能，用戶可以隨時添加、刪除商品，并且能夠?qū)崟r查看購物車中商品的總價和數(shù)量。為了實現(xiàn)高效的商品操作和實時計算，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠更好地滿足這些需求？（）A.棧B.隊列C.優(yōu)先隊列D.雙向鏈表18、在一個有向圖中，頂點表示城市，邊表示城市之間的道路，邊的權(quán)重表示道路的長度。如果要使用迪杰斯特拉算法找到從源頂點到其他所有頂點的最短路徑，以下哪個步驟是算法的核心？（）A.每次選擇距離源頂點最近的未訪問頂點B.從源頂點開始依次訪問所有頂點C.不斷更新頂點的距離值D.隨機選擇一個頂點作為起始點19、設(shè)計一個用于音頻設(shè)備的電源凈化器，減少電源噪聲對音質(zhì)的影響，給出電路結(jié)構(gòu)和濾波效果分析。20、設(shè)計一個基于FPGA的UART通信模塊，波特率可設(shè)置，數(shù)據(jù)位、停止位可配置，給出硬件實現(xiàn)和測試方案。二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）論述伸展樹在數(shù)據(jù)局部性較好情況下的性能優(yōu)勢。2、（本題5分）解釋二叉樹的前序遍歷、中序遍歷和后序遍歷的概念，分別給出三種遍歷的算法步驟，并舉例說明如何通過遍歷結(jié)果還原二叉樹。3、（本題5分）論述跳表在數(shù)據(jù)更新操作頻繁且數(shù)據(jù)量大的情況下的性能瓶頸及解決方案。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）構(gòu)建一個算法，在一個有向圖中找出所有頂點的前序和后序遍歷序列。2、（本題5分）設(shè)計一個希爾排序算法，對給定數(shù)組進行排序，分析其分組策略對性能的影響。3、（本題5分）設(shè)計一個程序，判斷給定的二叉樹是否為完全二叉樹，并輸出判斷結(jié)果。4、（本題5分）設(shè)計一個算法，在一個廣義表中查找指定元素，并返回其所在位置。5、（本題5分）設(shè)計一個算法，利用二叉搜索樹存儲學(xué)生的社團活動參與情況，能夠快速查找特定社團的參與學(xué)生。四、綜合題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）某醫(yī)院的病歷管理系統(tǒng)需要存儲患者的病歷信息，包含患者編號、姓名、性別、年齡、病癥、診斷結(jié)果、治療方案等。系統(tǒng)要支持快速檢索特定患者的病歷、按照病癥的嚴(yán)重程度對病歷進行排序、添加新的病歷、刪除舊病歷以及更新病