自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁浙江音樂學院《數據結構及應用算法》

2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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、設計一個基于數字信號處理器（DSP）的音頻處理系統，能夠實現音頻濾波、降噪和均衡等功能，提供算法實現和代碼優化思路。2、紅黑樹也是一種自平衡的二叉搜索樹。假設我們正在研究一個紅黑樹。以下關于紅黑樹的描述，哪一項是不準確的？（）A.紅黑樹通過對節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雜，但能保證較好的性能C.紅黑樹的查找操作的時間復雜度在平均情況下優于AVL樹D.紅黑樹在頻繁插入和刪除節點的情況下，性能比AVL樹更穩定3、設計一個基于FPGA的圖像縮放系統，能夠對輸入圖像進行任意比例的縮放，說明算法原理和硬件實現。4、使用單片機設計一個智能煙霧報警器，能夠靈敏檢測煙霧并及時發出警報。5、假設正在設計一個網絡爬蟲程序，需要存儲已經訪問過的網頁URL，并快速判斷一個新的URL是否已經被訪問過。由于需要處理大量的URL，內存使用效率也很重要。以下哪種數據結構最適合用于解決這個問題？（）A.集合，快速判斷元素是否存在B.鏈表，順序存儲訪問過的URLC.棧，按照訪問順序存儲URLD.隊列，先進先出地處理URL6、設計一個正弦波信號發生器，輸出頻率在1kHz至100kHz連續可調，采用集成運放實現，說明電路結構和調試方法。7、設計一個通信系統中的調制電路，能夠實現對輸入模擬信號的ASK調制，并分析其調制性能和頻譜特性。8、設計一個用于電動汽車充電樁的控制系統，支持多種充電模式和計費方式，給出系統組成和控制流程。9、假設要對一個包含1000個元素的數組進行排序，以下哪種排序算法在平均情況下性能較好？（）A.冒泡排序B.選擇排序C.插入排序D.快速排序10、紅黑樹是另一種平衡二叉搜索樹。對于紅黑樹的性質和優勢，以下描述哪一項是不正確的？（）A.紅黑樹的節點要么是紅色，要么是黑色，并且通過一些規則保持平衡B.紅黑樹的插入和刪除操作的時間復雜度均為O(logn)，相對較為穩定C.紅黑樹的查找性能不如AVL樹，因為其平衡調整不如AVL樹嚴格D.紅黑樹在實際應用中比AVL樹更常見，因為其插入和刪除操作引起的調整相對較少11、設計一個5V轉1.8V的DC-DC降壓轉換器，輸出電流不小于1A，效率達到90%以上，給出原理圖和元件選型。12、設計一個基于ZigBee的智能倉儲管理系統，能夠實現貨物的入庫、出庫、庫存盤點等功能，并實時更新庫存信息。13、設計一個基于模擬乘法器的調幅（AM）信號發生器，能夠產生幅度調制的正弦波信號，并分析其調制深度和失真度。14、設計一個基于數字信號處理的音頻分離系統，能夠將混合音頻中的不同聲源分離出來。15、設計一個基于模擬移相器和鎖相環的相位跟蹤系統，實現對輸入信號相位的精確跟蹤。16、在數據結構的應用中，文件操作也是一個重要方面。以下關于數據結構與文件操作的描述，不正確的是：（）A.可以將數據結構中的數據存儲到文件中，以便長期保存和后續使用B.在從文件中讀取數據并構建數據結構時，需要考慮數據的格式和轉換C.對于大型文件，可以采用分塊讀取和處理的方式，避免一次性將全部數據讀入內存D.文件操作與數據結構的選擇和使用無關，只需要關注文件的讀寫方法和權限17、設計一個智能環境監測系統，能夠同時監測多種環境參數如溫度、濕度、光照、PM2.5等，并進行數據上傳和分析，闡述系統的硬件架構和軟件功能。18、棧是一種特殊的線性表，其操作遵循后進先出的原則。關于棧的應用，以下說法錯誤的是（）A.棧可以用于表達式求值B.棧可以用于實現函數調用時的參數傳遞和返回地址保存C.棧可以用于將遞歸算法轉換為非遞歸算法D.棧不適合用于判斷一個字符串是否是回文19、設計一個用于智能手機的充電管理電路，支持快充和普通充電模式，具備過壓、過流和過熱保護功能，闡述電路原理和芯片選型。20、設計一個基于FPGA的交通信號燈控制系統，能夠根據不同的時間段和車流量自動調整信號燈的時長，實現智能化交通控制。21、運用通信網絡原理，設計一個物流配送中心的貨物跟蹤系統的網絡方案，實時掌握貨物位置和狀態。22、在圖這種數據結構中，鄰接矩陣和鄰接表是兩種常見的存儲方式。假設一個圖的頂點數量很多，但邊的數量相對較少。為了節省存儲空間，以下哪種存儲方式可能更優（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.十字鏈表D.都一樣，沒有區別23、設計一個集成電路封裝結構，滿足散熱、電氣性能和機械強度等要求，進行封裝的可靠性分析。24、設計一個數字音頻的多聲道處理系統，如5.1聲道或7.1聲道，實現音頻的空間定位和效果增強。25、設計一個基于數字信號處理器（DSP）和攝像頭的運動目標檢測系統，實時檢測視頻中的運動目標。26、在數據結構的應用中，棧可以用于表達式求值。以下關于棧在表達式求值中的應用，說法不正確的是（）A.可以將中綴表達式轉換為后綴表達式，然后利用棧進行求值B.棧可以保存操作數和運算符，按照運算規則進行計算C.對于復雜的表達式，棧的使用可以簡化求值過程D.棧在表達式求值中只能用于中綴表達式，不能用于后綴表達式27、設計一個基于藍牙的智能手環，能夠監測心率、運動步數和睡眠質量，并通過手機APP顯示，描述硬件和軟件設計。28、設計一個具有USB接口的數字存儲設備，能夠實現數據的存儲和讀取，包括硬件接口設計和存儲管理軟件。29、在數據結構的優化中，有多種方法可以提高性能。假設我們正在優化一個數據結構。以下關于數據結構優化的描述，哪一項是不準確的？（）A.選擇合適的數據結構和算法是優化的基礎B.利用緩存局部性原理可以提高數據訪問的效率C.過度的優化可能會導致代碼的復雜性增加，反而降低了可維護性D.數據結構的優化只需要考慮時間復雜度的降低，空間復雜度可以忽略30、設計一個基于FPGA的圖像邊緣檢測系統，能夠對輸入的灰度圖像進行邊緣檢測，并輸出邊緣圖像。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某銀行的賬戶管理系統需要存儲客戶的賬戶信息，如賬戶號碼、客戶姓名、余額、交易記錄等。設計合適的數據結構來實現賬戶的開戶、銷戶、存款、取款、轉賬等操作，同時能夠快速查詢賬戶余額和交易明細，保障賬戶數據的安全性和準確性。2、（本題5分）某在線購物網站的促銷活動系統需要根據用戶的消費記錄和行為，為用戶發放優惠券。設計一種數據結構和算法，實現優惠券的精準發放和管理。3、（本題5分）某音樂平臺需要對用戶的播放記錄和收藏歌曲進行管理。用戶信息包括用戶ID、播放歷史、收藏歌曲等。考慮使用左偏樹來存儲這些信息。請設計算法實現以下功能：（1）查詢用戶最近播放的歌曲；（2）添加用戶新的播放記錄或收藏歌曲；（3）刪除用戶不再喜歡的歌曲；（4）按照播放次數對用戶的歌曲進行排序。分析所設計算法的時間復雜度和空間復雜度。4、（本題5分）假設一個視頻網站需要存儲大量的視頻信息和用戶的觀看記錄，視頻信息包括視頻ID、視頻名稱、時長、上傳者、分類等，觀看記錄包括用戶ID、視頻ID、觀看時間、觀看進度等。請設計數據結構來管理這些數據，能夠快速查找視頻、推薦相關視頻、統計視頻的觀看次數，并分析用戶的觀看偏好。5、（本題5分）一個在線教學平臺需要對學生的考試成績進行管理和分析。成績信息以堆（大頂堆或小頂堆）的形式存儲。請設計算法實現以下功能：（1）找出成績最高的前10%的學生；（2）插入一個新學生的成績；（3）刪除某個學生的成績；（4）計算所有學生成績的平均值。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）說明二叉樹的遍歷算法在二叉樹的葉子節點之和問題、樹的直徑問題中的應用。2、（本題5分）在一個鏈表中，如何查找鏈表中環的入口結點？3、（本題5分）論述AVL樹和紅黑樹