正确答案是 D: 层次聚类需要预先指定聚类数。

### 专业分析：

1. **自底向上和自顶向下**:
- **A 选项正确**：层次聚类确实有两种主要的方法：
- **自底向上（凝聚式）**：从每个数据点作为单独的一个簇开始，逐步合并最近的簇。
- **自顶向下（分裂式）**：从所有数据点作为一个簇开始，逐步将最不相似的簇分裂。

2. **多层次聚类结构**:
- **B 选项正确**：层次聚类的一个重要优点是其能够产生一个树状的层次结构（称为树状图或 dendrogram），使得我们可以在不同的层次上观察聚类结果，得到不同粒度的聚类。

3. **计算量和异常值**:
- **C 选项正确**：层次聚类的计算复杂度较高，因为其需要计算和更新距离矩阵，尤其是对于大型数据集。且层次聚类方法是对噪声和异常值敏感的，因为一旦合并或分裂进行后，不能像其他聚类方法（如 K-means）那样通过反复迭代进行修正。

4. **预先指定聚类数**:
- **D 选项不正确**：层次聚类不需要预先指定聚类数。相反，它通过构建树状图来显示数据的聚类结构。我们可以通过选择树状图的不同水平来决定最终的聚类数量。这是它的一个优势，相较于 K-means 等方法，它无需提前确定聚类的数目。