華東師范大學《數(shù)據(jù)科學與工程導論》2022-2023學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁華東師范大學《數(shù)據(jù)科學與工程導論》

2022-2023學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、利用數(shù)字邏輯電路設計一個計數(shù)器和定時器，實現(xiàn)計數(shù)和定時功能，并可設置不同的工作模式。2、使用電力電子器件設計一個降壓型直流-直流變換器（BuckConverter），給出電路參數(shù)設計和效率分析。3、設計一個基于藍牙技術的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，實現(xiàn)兩個設備之間的可靠數(shù)據(jù)通信，包括藍牙模塊的選型和接口電路設計。4、設計一個音頻放大器，采用T類放大方式，在4Ω負載下輸出功率不小于50W，給出電路設計和電源管理。5、設計一個具有自動切換功能的電源系統(tǒng)，能夠在市電和備用電源之間自動切換，保證設備的正常供電，包括電路設計和控制邏輯。6、在數(shù)據(jù)結構的性能評估中，除了時間復雜度和空間復雜度，還需要考慮其他因素。以下關于性能評估的描述，不正確的是：（）A.算法的可讀性和可維護性也是評估的重要因素，過于復雜的算法可能難以理解和修改B.代碼的實現(xiàn)效率，如編程語言的特性和編譯器的優(yōu)化，也會對實際性能產(chǎn)生影響C.數(shù)據(jù)的分布和特點可能會影響算法的性能，例如有序數(shù)據(jù)和無序數(shù)據(jù)對排序算法的影響不同D.性能評估只需要關注理論上的時間復雜度和空間復雜度，實際運行時的情況可以忽略不計7、設計一個用于工業(yè)機器人的力傳感器接口電路，能夠準確測量力和力矩信息，給出電路設計和信號處理方法。8、設計一個基于RFID技術的物品識別與管理系統(tǒng)，能夠快速準確地讀取標簽信息并進行數(shù)據(jù)處理。9、設計一個簡單的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對生產(chǎn)線上設備的運行控制和狀態(tài)監(jiān)測，闡述系統(tǒng)的架構和控制策略。10、在一個大小為n的數(shù)組中，使用二分查找算法查找一個特定元素，其時間復雜度為？（）A.O(n)B.O(logn)C.O(nlogn)D.O(n^2)11、在二叉樹的應用中，二叉查找樹常用于實現(xiàn)動態(tài)集合的操作。以下關于二叉查找樹的操作，錯誤的是（）A.查找操作通過比較節(jié)點值，沿著合適的子樹進行B.插入操作可能會破壞二叉查找樹的性質，需要進行調整C.刪除操作總是刪除葉子節(jié)點，不會影響樹的結構D.可以通過中序遍歷得到有序的節(jié)點值序列12、在一個操作系統(tǒng)的進程調度中，多個進程需要競爭CPU資源，系統(tǒng)根據(jù)進程的優(yōu)先級和等待時間進行調度。以下哪種數(shù)據(jù)結構可以有效地管理進程的狀態(tài)和信息？（）A.紅黑樹，平衡存儲進程數(shù)據(jù)B.鏈表，簡單記錄進程順序C.數(shù)組，按固定順序存儲進程D.堆，根據(jù)優(yōu)先級調整進程位置13、使用集成電路設計一個運算放大器，給出性能指標要求和電路設計方案，并進行仿真驗證。14、設計一個基于微控制器的智能小車控制系統(tǒng)，實現(xiàn)小車的自動避障、循跡和速度控制等功能。15、設計一個無線通信中的頻譜感知性能評估系統(tǒng)，包括檢測概率和虛警概率等指標。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在圖的遍歷中，如何判斷一個圖是否為二部圖？請說明具體方法。2、（本題5分）詳細說明如何使用A*算法進行啟發(fā)式搜索，以及如何設計合適的估價函數(shù)以提高搜索效率。3、（本題5分）在一個二叉搜索樹中，如何實現(xiàn)刪除操作并保證樹的性質不變？4、（本題5分）論述最小生成樹的概念和常見算法（Prim算法、Kruskal算法）的步驟和時間復雜度。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線音樂平臺的歌單管理系統(tǒng)需要記錄歌單信息、歌曲列表和用戶收藏情況。歌單信息包括歌單ID、歌單名稱、創(chuàng)建者ID，歌曲列表包括歌曲ID、歌單ID，用戶收藏情況包括用戶ID、歌單ID。設計數(shù)據(jù)結構來管理歌單數(shù)據(jù)，實現(xiàn)歌單的創(chuàng)建、歌曲的添加和刪除、用戶的收藏和取消收藏，并統(tǒng)計熱門歌單。2、（本題5分）某電商平臺的商品推薦系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的瀏覽和購買歷史為用戶推薦商品。系統(tǒng)需要存儲用戶的行為數(shù)據(jù)，包括用戶編號、商品編號、瀏覽時間、購買時間等。請設計合適的數(shù)據(jù)結構和算法，能夠快速分析用戶行為，為用戶生成個性化的商品推薦，并給出代碼實現(xiàn)和性能評估。3、（本題5分）某城市的交通流量監(jiān)測系統(tǒng)需要對各個路口的車流量進行統(tǒng)計和分析。路口信息和車流量數(shù)據(jù)以廣義表的形式存儲。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）統(tǒng)計某個時間段內某個路口的車流量；（2）找出車流量最大的路口；（3）當路口設置發(fā)生變化時，更新數(shù)據(jù)結構；（4）按照車流量對路口進行排序。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。4、（本題5分）某電商平臺需要對用戶的購買記錄進行分析，以了解用戶的消費習慣。購買記錄以鏈表形式存儲，每個節(jié)點包含用戶ID、商品ID、購買時間和購買金額等信息。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）統(tǒng)計每個用戶的總消費金額；（2）找出消費金額最高的前10個用戶；（3）按照購買時間對購買記錄進行排序。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。5、（本題5分）一個學校的學生成績管理系統(tǒng)需要記錄學生的成績信息，包括學生學號、姓名、課程名稱、成績等。系統(tǒng)要支持快速查找特定學生的某門課程成績、按照成績對學生進行排名、新增學生成績記錄、刪除學生成績記錄以及修改成績。請選擇適當?shù)臄?shù)據(jù)結構，并詳細闡述如何實現(xiàn)這些功能，包括算法和代碼，以及性能的考量。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設計一個程序，以鏈表形式存儲多項式，實現(xiàn)兩個多項式的相加、相