西安信息職業(yè)大學(xué)《數(shù)據(jù)科學(xué)與工程導(dǎo)論》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)科學(xué)與工程導(dǎo)論》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率合成器擴(kuò)展電路，能夠增加頻率合成器的輸出頻率范圍和精度，并且具有相位調(diào)制功能。2、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)高精度電路，能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的頻率測(cè)量，精度達(dá)到±0.01Hz。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬移相器的相位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)相位的連續(xù)調(diào)節(jié)。4、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，能夠檢測(cè)多種污染物的濃度。5、對(duì)于一個(gè)具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的完全二叉樹，其葉子節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)大約為？（）A.n/2B.n/4C.log2nD.n/2-16、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，堆通常用于實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列。假設(shè)需要構(gòu)建一個(gè)最大堆，以下關(guān)于堆的調(diào)整操作，哪個(gè)是關(guān)鍵的步驟（）A.從根節(jié)點(diǎn)開始，比較每個(gè)節(jié)點(diǎn)與其子節(jié)點(diǎn)的值B.從葉子節(jié)點(diǎn)開始，向上調(diào)整節(jié)點(diǎn)的位置C.隨機(jī)選擇節(jié)點(diǎn)進(jìn)行比較和調(diào)整D.不需要進(jìn)行調(diào)整，初始構(gòu)建就是正確的7、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字音頻編碼和解碼系統(tǒng)，采用特定的編碼算法，比較編碼前后的音頻質(zhì)量和數(shù)據(jù)壓縮率。8、在一個(gè)操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度中，多個(gè)進(jìn)程需要競(jìng)爭(zhēng)CPU資源，系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)和等待時(shí)間進(jìn)行調(diào)度。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以有效地管理進(jìn)程的狀態(tài)和信息？（）A.紅黑樹，平衡存儲(chǔ)進(jìn)程數(shù)據(jù)B.鏈表，簡(jiǎn)單記錄進(jìn)程順序C.數(shù)組，按固定順序存儲(chǔ)進(jìn)程D.堆，根據(jù)優(yōu)先級(jí)調(diào)整進(jìn)程位置9、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻信號(hào)頻譜分析儀，能夠顯示音頻信號(hào)的頻譜圖，給出硬件設(shè)計(jì)和頻譜分析算法。10、設(shè)計(jì)一個(gè)電子秤電路，能夠測(cè)量物體的重量，測(cè)量范圍為0kg到10kg，精度為±0.01kg。11、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)，采用直接計(jì)數(shù)法，測(cè)量范圍為1Hz至10MHz，給出系統(tǒng)方案和誤差分析。12、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線通信收發(fā)系統(tǒng)，工作在特定頻段，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸，考慮發(fā)射功率、接收靈敏度和抗干擾能力等因素。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于NFC技術(shù)的近場(chǎng)通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和支付功能，說(shuō)明系統(tǒng)組成和安全機(jī)制。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于微控制器的智能小車控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)避障、循跡和速度控制等功能。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的污水處理廠曝氣池控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)曝氣強(qiáng)度和時(shí)間的精確控制。二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋如何在一個(gè)有序鏈表中查找中位數(shù)節(jié)點(diǎn)。2、（本題5分）在一個(gè)具有n個(gè)元素的雙向循環(huán)鏈表中，如何實(shí)現(xiàn)將鏈表按照特定規(guī)則進(jìn)行分割，給出算法步驟和時(shí)間復(fù)雜度分析。3、（本題5分）鏈表的合并操作有哪些方法？請(qǐng)?jiān)敿?xì)描述一種方法的實(shí)現(xiàn)過程。4、（本題5分）對(duì)于一個(gè)用哈希表存儲(chǔ)的整數(shù)集合，解釋如何實(shí)現(xiàn)集合的交集、并集和差集運(yùn)算，給出算法思路和時(shí)間復(fù)雜度分析。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在一個(gè)電商平臺(tái)的商品推薦系統(tǒng)中，需要根據(jù)用戶的瀏覽歷史、購(gòu)買記錄和相似用戶的行為來(lái)為用戶推薦商品。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)推薦算法，能夠快速為用戶生成準(zhǔn)確的商品推薦列表，同時(shí)考慮實(shí)時(shí)更新和個(gè)性化需求。2、（本題5分）一個(gè)大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速檢索和排序。數(shù)據(jù)以紅黑樹的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）插入一條新的數(shù)據(jù)記錄；（2）刪除一條指定的數(shù)據(jù)記錄；（3）按照某個(gè)字段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序并輸出；（4）查找某個(gè)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)記錄。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）一家物流公司的配送中心需要管理貨物的配送信息，包括配送單號(hào)、貨物信息、收件人信息、配送員信息、配送狀態(tài)、預(yù)計(jì)送達(dá)時(shí)間等。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)配送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)配送信息的快速查詢、狀態(tài)更新、人員調(diào)度，并統(tǒng)計(jì)按時(shí)送達(dá)率。4、（本題5分）某金融機(jī)構(gòu)需要對(duì)客戶的交易記錄進(jìn)行分析，以檢測(cè)異常交易行為。交易記錄包括交易時(shí)間、金額、交易類型等。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠快速地篩選出異常交易，并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。5、（本題5分）某高校的選課系統(tǒng)需要處理學(xué)生的選課操作，確保課程容量不超員，同時(shí)滿足學(xué)生的選課需求。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實(shí)現(xiàn)選課過程的高效管理。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用鏈表實(shí)現(xiàn)棧和隊(duì)列的混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，支持特定的操作需求。2、（本題10分）研究線段樹在區(qū)間求和操作中的更新策