濟南護理職業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)科學(xué)與工程基礎(chǔ)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁濟南護理職業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)科學(xué)與工程基礎(chǔ)》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷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1分，共20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)計一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點定位系統(tǒng)，能夠確定節(jié)點的位置信息，描述系統(tǒng)的原理和實現(xiàn)方法。2、設(shè)計一個數(shù)字音頻處理中的音頻特效生成和控制模塊，分析特效的多樣性和可控性。3、設(shè)計一個太陽能熱水器控制器電路，能夠根據(jù)水溫自動控制加熱和保溫，并且具有水位顯示和缺水報警功能。4、設(shè)計一個圖像處理中基于區(qū)域的圖像分割效果評估系統(tǒng)，包括準確性和邊界完整性等指標。5、考慮一個在線游戲的服務(wù)器端程序，需要實時地處理多個玩家的操作請求，并維護玩家的狀態(tài)信息，如位置、得分等。由于玩家的操作頻繁且并發(fā)，數(shù)據(jù)需要快速地更新和查詢。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于存儲玩家的狀態(tài)數(shù)據(jù)？（）A.數(shù)組，能夠快速地隨機訪問元素B.哈希表，通過哈希函數(shù)快速定位玩家的數(shù)據(jù)C.圖，用于表示玩家之間的關(guān)系和交互D.樹狀數(shù)組，高效地支持區(qū)間查詢和更新6、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，哈希表是一種用于快速查找的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于哈希表的描述，不準確的是：（）A.哈希表通過哈希函數(shù)將關(guān)鍵字映射到表中的特定位置，實現(xiàn)快速查找B.哈希表的查找、插入和刪除操作的平均時間復(fù)雜度都接近O(1)C.哈希沖突是指不同的關(guān)鍵字通過哈希函數(shù)映射到了相同的位置，解決哈希沖突的方法有開放地址法和鏈地址法等D.哈希表的性能不受哈希函數(shù)的選擇和表的裝填因子的影響7、在二叉搜索樹中，左子樹的所有節(jié)點值都小于根節(jié)點值，右子樹的所有節(jié)點值都大于根節(jié)點值。假設(shè)存在一個二叉搜索樹，插入一系列值：50、30、70、20、40、60、80。在插入這些值后，要查找值為60的節(jié)點，以下哪種查找路徑是正確的？（）A.50-70-60B.50-30-40-60C.50-70-80-60D.50-30-20-608、設(shè)計一個基于Zigbee和藍牙的融合通信系統(tǒng)，實現(xiàn)不同設(shè)備之間的無縫通信，描述系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和通信協(xié)議。9、在一個最小堆中，刪除堆頂元素后，需要重新調(diào)整堆以保持其性質(zhì)。以下哪種操作是正確的？（）A.將最后一個元素移到堆頂，然后向下調(diào)整B.將第一個元素移到末尾，然后向上調(diào)整C.重新構(gòu)建整個堆D.不進行任何操作10、設(shè)計一個基于FPGA的數(shù)字濾波器，實現(xiàn)對輸入信號的低通濾波，截止頻率為2kHz，采樣頻率為10kHz。11、假設(shè)正在開發(fā)一個股票交易系統(tǒng)，需要實時記錄每只股票的價格變化，并能夠快速地找出價格漲幅最大和跌幅最大的股票。同時，要支持對股票價格的歷史數(shù)據(jù)進行分析。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的搭配最適合這個系統(tǒng)？（）A.最大堆和最小堆，分別存儲漲幅和跌幅最大的股票信息B.紅黑樹和中序遍歷，獲取股票價格的排序C.跳表和插入排序，更新股票價格數(shù)據(jù)D.線段樹和歸并排序，分析股票價格歷史數(shù)據(jù)12、設(shè)計一個基于PLC的物料混合控制系統(tǒng)，能夠按照設(shè)定的比例自動混合多種物料。13、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作中，可能會出現(xiàn)時間和空間的權(quán)衡。以下關(guān)于時間和空間權(quán)衡的描述，不準確的是：（）A.有時候為了提高操作的時間效率，可能需要犧牲一些存儲空間，例如使用緩存來加速數(shù)據(jù)訪問B.某些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在節(jié)省空間的同時，可能會導(dǎo)致操作的時間復(fù)雜度增加，例如壓縮存儲的數(shù)組C.在任何情況下，都應(yīng)該優(yōu)先考慮時間效率，而忽略空間的消耗，因為時間往往比空間更寶貴D.時間和空間的權(quán)衡需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景和需求來決定，沒有絕對的最優(yōu)策略14、設(shè)計一個基于單片機的智能門禁系統(tǒng)，能夠通過指紋識別、密碼輸入或刷卡方式進行身份驗證，控制門的開關(guān)。15、設(shè)計一個音頻混音器電路，能夠?qū)⒍嗦芬纛l信號混合輸出，給出電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)調(diào)整方法。16、設(shè)計一個用于智能手表的電源管理芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗運行和快速充電，給出芯片架構(gòu)和功能模塊。17、設(shè)計一個數(shù)字電路中的觸發(fā)器電路，如JK觸發(fā)器，分析其工作特性和時序關(guān)系。18、設(shè)計一個簡單的光電編碼器接口電路，能夠準確讀取編碼器的輸出信號，用于位置測量，闡述電路原理和接口程序。19、設(shè)計一個基于STM8微控制器的智能溫度傳感器，能夠通過I2C接口與上位機通信，給出硬件電路和驅(qū)動程序。20、設(shè)計一個高通濾波器，采用有源濾波器設(shè)計，截止頻率為5kHz，通帶增益為1，阻帶衰減大于40dB，給出電路參數(shù)和性能測試。二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋什么是樹狀數(shù)組，并說明其在計算前綴和方面的應(yīng)用。2、（本題5分）詳細闡述B樹中如何進行節(jié)點的查找操作。3、（本題5分）比較歸并排序和快速排序在對隨機數(shù)據(jù)的排序效果。4、（本題5分）說明在一個具有n個元素的單鏈表中，如何實現(xiàn)刪除指定位置的節(jié)點操作，分析其時間復(fù)雜度，并討論可能出現(xiàn)的邊界情況。5、（本題5分）解釋什么是并查集的路徑壓縮優(yōu)化策略，說明其原理和實現(xiàn)方法，并分析其對并查集操作效率的影響。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用跳表結(jié)構(gòu)存儲用戶的登錄時間信息，實現(xiàn)快速查找特定用戶最近的登錄時間。2、（本題5分）設(shè)計一個程序，用B樹存儲大量的學(xué)生信息，實現(xiàn)快速的信息查詢和修改操作。3、（本題5分）設(shè)計一個算法，在一個字符串中找出最長的重復(fù)子串。4、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用圖的鄰接表存儲結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)深度優(yōu)先和廣度優(yōu)先遍歷的動畫演示。5、（本題5分）優(yōu)化KMP算法的next數(shù)組計算方法，提高字符串匹配的效率，并進行性能測試。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某旅游景點的門票預(yù)訂系統(tǒng)需要管理預(yù)訂信息，包括預(yù)訂編號、游客姓名、身份證號、預(yù)訂日期、門票類型、數(shù)量等。系統(tǒng)要支持快速查找特定預(yù)訂、按照預(yù)訂日期對預(yù)訂進行排序、新增預(yù)訂、取消預(yù)訂以及修改預(yù)訂的門票數(shù)量。請設(shè)計適用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，給出代碼實現(xiàn)，并分析其時間和空間性能。2、（本題10分）一個電商平臺的售后服務(wù)管理系統(tǒng)需要存儲售后訂單的信息，包括售后訂單編號、商品編號、售后類型（退貨、換貨、維修）、處理進度、處理結(jié)果等。系統(tǒng)要支持快速查找特定售后訂單、按照處理進度對訂單進行排序