湖南中醫(yī)藥大學湘杏學院《計算思維與算法設計基礎》2022-2023學年第一學期期末試卷

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《計算思維與算法設計基礎》2022-2023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15個小題，每小題2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、在設計一個能夠自動優(yōu)化代碼性能的工具時，計算思維可以指導我們選擇合適的優(yōu)化策略。以下哪種策略更符合計算思維？（）A.對代碼進行隨機修改，然后測試性能B.分析代碼的控制流和數(shù)據(jù)流，找出潛在的優(yōu)化點，如消除冗余計算和內(nèi)存訪問C.不進行任何優(yōu)化，認為編譯器已經(jīng)做了足夠的優(yōu)化D.只優(yōu)化代碼的一部分，忽略其他部分2、在密碼學中，對稱加密和非對稱加密都用于保障數(shù)據(jù)的安全。以下哪種情況更適合使用對稱加密？（）A.大量數(shù)據(jù)的加密傳輸B.數(shù)字簽名C.密鑰交換D.以上都不是3、在解決一個復雜的邏輯謎題，需要通過推理和分析找出答案時，計算思維可以幫助我們更有條理地思考。以下哪種解題思路最能體現(xiàn)計算思維？（）A.隨意嘗試各種可能性，直到找到正確答案B.從已知條件出發(fā)，逐步推導，建立邏輯關系，運用推理規(guī)則進行求解C.放棄思考，等待他人給出答案D.猜測答案，然后驗證是否正確4、對于計算思維中的可計算性理論，以下關于其基本概念和意義的描述，哪一種是準確的？（）A.可計算性理論研究哪些問題是可計算的，哪些是不可計算的，以及計算的復雜性和界限。它定義了圖靈機等計算模型，并通過這些模型來判斷問題的可解性。了解可計算性理論有助于我們理解計算機的能力和限制，避免在不可計算的問題上浪費時間和資源，同時為算法設計和問題求解提供理論基礎B.可計算性理論是一種純理論的研究，與實際的計算應用沒有直接的關系，對計算機編程和問題解決沒有實際價值C.可計算性理論過于深奧和抽象，只有計算機科學家和數(shù)學家才需要研究，普通的計算機用戶和程序員無需了解D.可計算性理論已經(jīng)過時，隨著計算機技術的發(fā)展，其結論和方法已經(jīng)不再適用5、關于計算思維中的并行計算概念，以下對于其優(yōu)勢和挑戰(zhàn)的解釋，哪一種是準確的？（）A.并行計算沒有什么優(yōu)勢，反而帶來很多技術難題，不值得推廣B.并行計算通過同時使用多個計算資源（如多核處理器、計算機集群等）來執(zhí)行計算任務，能夠顯著提高計算速度，縮短處理大規(guī)模數(shù)據(jù)和復雜問題的時間。然而，并行計算也面臨著任務分配、數(shù)據(jù)同步、通信開銷、線程安全等挑戰(zhàn)，需要精心設計算法和架構，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢并克服潛在的問題C.并行計算只適用于超級計算機和大型科研項目，對普通的計算任務沒有幫助D.并行計算技術已經(jīng)非常成熟，不需要考慮任何挑戰(zhàn)和限制，可以隨意使用6、當探討計算思維中的數(shù)據(jù)壓縮（DataCompression）技術時，以下哪種說法是不準確的？（）A.數(shù)據(jù)壓縮通過減少數(shù)據(jù)的存儲空間或傳輸帶寬，提高數(shù)據(jù)的存儲和傳輸效率B.常見的數(shù)據(jù)壓縮算法有無損壓縮和有損壓縮兩種類型C.數(shù)據(jù)壓縮的效果取決于數(shù)據(jù)的特征和壓縮算法的選擇D.數(shù)據(jù)壓縮總是能夠在不損失任何信息的情況下減小數(shù)據(jù)量7、對于計算中的算法設計，以下關于貪心算法和動態(tài)規(guī)劃算法的特點及適用場景的比較，哪一項是正確的？（）A.貪心算法在每一步都選擇當前看起來最優(yōu)的決策，不考慮整體的最優(yōu)解，通常適用于一些簡單的、局部最優(yōu)解能接近全局最優(yōu)解的問題；動態(tài)規(guī)劃算法則通過將問題分解為重疊的子問題，并保存子問題的解來避免重復計算，適用于具有最優(yōu)子結構和重疊子問題的問題。但動態(tài)規(guī)劃算法的實現(xiàn)通常比貪心算法更復雜，空間復雜度也更高B.貪心算法和動態(tài)規(guī)劃算法在本質(zhì)上是相同的，只是名稱不同，可以相互替代使用C.貪心算法總是能得到最優(yōu)解，而動態(tài)規(guī)劃算法在大多數(shù)情況下無法得到最優(yōu)解D.貪心算法和動態(tài)規(guī)劃算法都只適用于理論研究，在實際編程中很少使用8、在設計一個高效的排序算法來對大量數(shù)據(jù)進行排序時，計算思維要求我們考慮算法的時間復雜度和空間復雜度。以下哪種排序算法在大多數(shù)情況下更能體現(xiàn)計算思維的優(yōu)勢？（）A.冒泡排序，簡單但效率較低B.快速排序，平均情況下性能較好C.插入排序，適用于小規(guī)模數(shù)據(jù)D.選擇排序，每次選擇最小元素進行排序9、在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，關系模型是一種常用的數(shù)據(jù)模型。以下關于關系模型的描述，哪一項是不準確的？（）A.數(shù)據(jù)以表格形式存儲B.通過主鍵和外鍵建立表之間的關系C.可以方便地進行復雜的多表關聯(lián)查詢D.不支持數(shù)據(jù)的冗余存儲10、關于計算思維中的網(wǎng)絡通信原理，在實現(xiàn)信息的快速準確傳輸方面，以下哪一項解釋是最易懂的？（）A.網(wǎng)絡通信基于分層的體系結構，如OSI模型和TCP/IP模型。通過物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、應用層等各層的協(xié)同工作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的封裝、路由選擇、差錯控制、流量控制等功能，確保信息在網(wǎng)絡中的可靠傳輸。同時，網(wǎng)絡協(xié)議如IP、TCP、UDP等起著關鍵的作用B.網(wǎng)絡通信原理非常復雜，普通人無法理解，只需要知道如何使用網(wǎng)絡即可C.網(wǎng)絡通信的速度和質(zhì)量主要取決于網(wǎng)絡帶寬，其他因素如協(xié)議和算法的影響較小D.網(wǎng)絡通信技術已經(jīng)非常成熟，不需要進一步的研究和創(chuàng)新11、在計算中的人工智能算法，以下對于機器學習中的監(jiān)督學習（如線性回歸、決策樹）和無監(jiān)督學習（如聚類、主成分分析）的區(qū)別、應用場景和數(shù)據(jù)要求的描述，哪一種說法是準確的？（）A.監(jiān)督學習需要有標記的訓練數(shù)據(jù)，用于預測或分類；無監(jiān)督學習則使用無標記的數(shù)據(jù)，旨在發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的模式和結構。監(jiān)督學習適用于預測房價、疾病診斷等，無監(jiān)督學習適用于客戶細分、數(shù)據(jù)降維等。數(shù)據(jù)的質(zhì)量、數(shù)量和特征對兩種學習方法的效果都有重要影響B(tài).監(jiān)督學習和無監(jiān)督學習的原理和應用場景完全相同，可以互相替代C.無監(jiān)督學習比監(jiān)督學習更復雜，在實際應用中應盡量避免使用D.監(jiān)督學習和無監(jiān)督學習只適用于特定的領域，如金融和醫(yī)療，在其他領域沒有用處12、在計算思維的應用中，對于一個設計智能交通系統(tǒng)的任務，以下哪個方面不是重點考慮的（）A.車輛的外觀設計B.交通流量的實時監(jiān)測C.最優(yōu)路徑規(guī)劃D.信號燈的智能控制13、在計算機網(wǎng)絡的協(xié)議中，TCP和UDP有不同的特點。以下哪種應用更適合使用UDP協(xié)議？（）A.文件傳輸B.視頻直播C.電子郵件D.遠程登錄14、關于計算思維中的分治法，以下對于其原理和優(yōu)勢的闡述，哪一項是正確的？（）A.分治法是一種沒有科學依據(jù)的方法，效果不穩(wěn)定B.分治法的原理是將一個復雜的問題分成若干個規(guī)模較小、相互獨立且與原問題相同類型的子問題，然后分別求解這些子問題，最后將子問題的解合并得到原問題的解。其優(yōu)勢在于可以降低問題的復雜度，提高解決問題的效率，并且可以利用遞歸或迭代的方式實現(xiàn)。分治法適用于許多可以分解和合并的問題，如排序算法中的歸并排序C.分治法只適用于特定類型的問題，通用性不強D.分治法在解決問題時會引入更多的復雜性，不建議使用15、在計算思維中，對于一個需要同時處理多個任務的情況，以下哪種調(diào)度策略通常能提高系統(tǒng)的整體效率（）A.先來先服務B.短作業(yè)優(yōu)先C.優(yōu)先級調(diào)度D.隨機調(diào)度二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）論述計算思維中的數(shù)理邏輯中的命題邏輯和謂詞邏輯，說明在邏輯推理和程序驗證中的應用。2、（本題5分）解釋計算思維中的深度學習框架，分析常見的深度學習框架的特點和適用場景，以及如何選擇合適的框架進行開發(fā)。3、（本題5分）論述計算思維中的優(yōu)化思想，說明如何在資源有限的情況下通過優(yōu)化算法或策略來提高系統(tǒng)性能和效率。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）深入研究計算思維中的計算可視化技術，解釋如何將復雜的數(shù)據(jù)和計算過程通過圖形、圖表等可視化方式呈現(xiàn)，以幫助人們更好地理解和分析問題，分析計算可視化的設計原則和方法，并通過實際的可視化案例進行說明。2、（本題5分）全面論述計算思維在邊緣計算中的架構和優(yōu)勢。研究如何在靠近數(shù)據(jù)源的邊緣設備上進行計算和數(shù)據(jù)處理，以降低延遲和提高效率。3、（本題5分）隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，大量設備連接到網(wǎng)絡并產(chǎn)生數(shù)據(jù)。請詳細論述計算思維在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設計中的應用，如設備管理、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、邊緣計算與云計算的協(xié)同，以及如何保障物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性和安全性。4、（本題5分）全面論述計算思維中的計算思維在數(shù)據(jù)隱私保護中的技術和策略，包括匿名化、差分隱私、同態(tài)加密等方面，分析如何利用計算思維保障數(shù)據(jù)在使用和共享過程中的隱私安全，并結合具體的數(shù)據(jù)隱私保護案例進行說明。5、（本題5分）詳細論述計算思維中的計算可視化技術。探討如何將復雜的數(shù)據(jù)和計算過程通過圖形、圖像等可視化方式展示，以幫助理解和分析問題。舉例說明計算可視化在科學計算、數(shù)據(jù)分析和教育中的應用。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在一個智能工廠的生產(chǎn)線上，零部件的供應及時性