四川幼兒師范高等?？茖W(xué)?！稊?shù)據(jù)科學(xué)導(dǎo)論》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁四川幼兒師范高等專科學(xué)校

《數(shù)據(jù)科學(xué)導(dǎo)論》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、利用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)充電樁控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車的充電管理和保護(hù)功能。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字溫度傳感器和無線模塊的室內(nèi)溫度監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度采集和遠(yuǎn)程監(jiān)控。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測水中的溶解氧、pH值、電導(dǎo)率等參數(shù)，并通過GPRS模塊將數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器。4、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，能夠測量直流電壓和交流電壓，精度和量程滿足一定要求，提供電路設(shè)計(jì)和誤差分析。5、運(yùn)用集成電路工藝，設(shè)計(jì)一款用于航空航天的抗輻射數(shù)字集成電路，確保在惡劣環(huán)境下正常工作。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能門禁系統(tǒng)，能夠通過指紋識(shí)別、密碼輸入或刷卡方式進(jìn)行身份驗(yàn)證，控制門的開關(guān)。7、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)公交換乘系統(tǒng)，需要存儲(chǔ)各個(gè)公交站點(diǎn)之間的線路和換乘信息，并且能夠快速規(guī)劃出最優(yōu)的換乘路線。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可能是最有用的？（）A.圖結(jié)構(gòu)，結(jié)合迪杰斯特拉算法求解最短路徑B.樹結(jié)構(gòu)，通過深度優(yōu)先搜索規(guī)劃路線C.鏈表，順序存儲(chǔ)換乘信息D.哈希表，快速查找站點(diǎn)之間的連接8、設(shè)計(jì)一個(gè)無線通信中的智能天線系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)波束的自適應(yīng)控制，分析系統(tǒng)性能提升效果。9、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鑒相器，能夠測量兩個(gè)高頻信號(hào)的相位差，精度達(dá)到0.1度，給出電路結(jié)構(gòu)和工作原理。10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于LoRa技術(shù)的遠(yuǎn)距離無線傳輸系統(tǒng)，傳輸距離不小于5公里，數(shù)據(jù)傳輸速率不低于1kbps，說明系統(tǒng)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)配置。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于霍爾傳感器的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)測量電機(jī)的轉(zhuǎn)速并將數(shù)據(jù)顯示出來。12、設(shè)計(jì)一個(gè)通信系統(tǒng)功率控制模塊，能夠根據(jù)信道條件動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)射功率，分析功率控制的精度和響應(yīng)速度。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字圖像處理的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測與跟蹤系統(tǒng)，能夠在復(fù)雜背景下準(zhǔn)確檢測和跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。14、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路中計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)擴(kuò)展和同步控制方案，分析計(jì)數(shù)范圍和同步性能。15、設(shè)計(jì)一個(gè)正弦波信號(hào)發(fā)生器，頻率范圍為10Hz至1MHz，輸出幅度可調(diào)，失真度小于1%，說明電路原理和調(diào)試方法。16、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究中，算法分析是重要的環(huán)節(jié)。以下關(guān)于算法分析方法的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.可以通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)計(jì)算算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度B.可以通過實(shí)驗(yàn)測試來評(píng)估算法在不同規(guī)模輸入下的性能C.算法分析只需要關(guān)注平均情況，不需要考慮最壞情況D.可以通過對(duì)比不同算法的性能來選擇最優(yōu)算法17、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，排序算法用于將元素按照特定的順序排列。以下關(guān)于排序算法的描述，不正確的是：（）A.冒泡排序通過不斷比較相鄰元素并交換位置，將最大的元素逐步“冒泡”到末尾B.插入排序?qū)⒋判蛟夭迦氲揭雅判虿糠值倪m當(dāng)位置，適用于小規(guī)模數(shù)據(jù)C.快速排序通過選擇一個(gè)基準(zhǔn)元素，將數(shù)據(jù)分為兩部分，然后對(duì)兩部分分別遞歸排序D.所有排序算法的時(shí)間復(fù)雜度在最好、平均和最壞情況下都是相同的，不受數(shù)據(jù)分布的影響18、利用射頻電路設(shè)計(jì)一個(gè)無線射頻識(shí)別（RFID）讀寫器，實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽的讀取和寫入操作。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的微分器電路，能夠?qū)斎胄盘?hào)進(jìn)行微分運(yùn)算，輸入信號(hào)頻率范圍為0-100Hz。20、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的數(shù)字電壓表，能夠測量0-50V的直流電壓，精度達(dá)到0.1V，并用液晶顯示屏顯示測量結(jié)果。21、設(shè)計(jì)一個(gè)基于555定時(shí)器的方波發(fā)生器，輸出頻率在100Hz至1kHz連續(xù)可調(diào)，說明電路原理和元件選擇。22、鏈表是一種常見的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。對(duì)于單鏈表，以下關(guān)于其特點(diǎn)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.插入和刪除操作不需要移動(dòng)大量元素，只需修改指針B.可以方便地實(shí)現(xiàn)隨機(jī)訪問，時(shí)間復(fù)雜度為O(1)C.存儲(chǔ)空間不必連續(xù)，便于動(dòng)態(tài)分配D.查找某一特定位置的元素，需要從頭開始遍歷，時(shí)間復(fù)雜度為O(n)23、設(shè)一棵完全二叉樹共有700個(gè)節(jié)點(diǎn)，則在該二叉樹中有多少個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)？（）A.350B.349C.351D.無法確定24、使用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)一個(gè)音頻放大器電路，能夠?qū)⑤斎氲奈⑷跻纛l信號(hào)進(jìn)行放大，同時(shí)具有一定的帶寬和低失真度，給出詳細(xì)的電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算。25、根據(jù)電子電路原理，設(shè)計(jì)一個(gè)用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制器，提高太陽能的利用效率。二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）對(duì)于一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的有向圖，如何使用拓?fù)渑判蛩惴ń鉀Q課程安排問題？2、（本題5分）解釋圖的連通性問題的高級(jí)算法，如Tarjan算法、Kosaraju算法等的原理及應(yīng)用場景。3、（本題5分）在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，闡述如何使用塊狀鏈表進(jìn)行高效的插入和刪除操作，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其性能優(yōu)勢。4、（本題5分）論述在AVL樹中，插入操作導(dǎo)致失衡后，如何進(jìn)行單旋轉(zhuǎn)和雙旋轉(zhuǎn)調(diào)整。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)回溯程序，解決0-1背包問題的精確解，輸出最優(yōu)解和價(jià)值。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用伸展樹和哈希表的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)在線交易記錄的高效管理和查詢。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用循環(huán)隊(duì)列存儲(chǔ)航班信息，實(shí)現(xiàn)航班的登機(jī)和下機(jī)管理。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)一個(gè)圖書館的讀者信息（讀者編號(hào)、姓名、借閱記錄等），并實(shí)現(xiàn)讀者的注冊(cè)、借閱權(quán)限管理和借閱歷史查詢功能。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，對(duì)一個(gè)二叉排序樹進(jìn)行中序遍歷的非遞歸實(shí)現(xiàn)。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某電商平臺(tái)的推薦系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的購買歷史、瀏覽記錄和收藏夾等信息為用戶推薦商品。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)用戶行為信息，實(shí)現(xiàn)商品的推薦算法，并能夠?qū)崟r(shí)更新推薦結(jié)果以適應(yīng)用戶興趣的變化。2、（本題10分）某物流企業(yè)的貨物跟蹤系統(tǒng)需要記錄貨物的發(fā)貨地、收貨地、運(yùn)輸路徑、當(dāng)前位置、預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間等信息。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)時(shí)更新貨物運(yùn)輸狀態(tài)，支持按發(fā)貨地、收貨地