華東師范大學(xué)《數(shù)據(jù)科學(xué)與工程算法》2022-2023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頁華東師范大學(xué)《數(shù)據(jù)科學(xué)與工程算法》

2022-2023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2分，共40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)計一個基于FPGA的交通信號燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的時間段和車流量自動調(diào)整信號燈的時長，實現(xiàn)智能化交通控制。2、設(shè)計一個基于LTC6804的電池組監(jiān)測系統(tǒng)，能夠同時監(jiān)測多個串聯(lián)電池的電壓和溫度，給出硬件電路和軟件算法。3、設(shè)計一個數(shù)字頻率計，采用直接計數(shù)法，測量范圍為1Hz至10MHz，給出系統(tǒng)方案和誤差分析。4、設(shè)計一個簡單的無線通信收發(fā)系統(tǒng)，工作在特定頻段，采用合適的調(diào)制解調(diào)方式，實現(xiàn)短距離的數(shù)據(jù)傳輸，并分析其性能。5、設(shè)計一個基于無線通信技術(shù)的智能環(huán)境監(jiān)測站，能夠監(jiān)測溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速等多種環(huán)境參數(shù)。6、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理器（DSP）的圖像邊緣檢測系統(tǒng)，能夠快速準(zhǔn)確地檢測出圖像的邊緣信息。7、使用集成電路設(shè)計一個視頻放大器，能夠?qū)斎氲囊曨l信號進(jìn)行放大和處理，保證圖像質(zhì)量。8、二分查找是一種在有序數(shù)組中進(jìn)行查找的高效算法。對于一個包含n個元素的有序數(shù)組，二分查找的最壞時間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(logn)D.O(1)9、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，查找操作是常見的需求。以下關(guān)于查找算法的描述，不正確的是：（）A.順序查找適用于無序數(shù)組，時間復(fù)雜度為O(n)B.二分查找要求數(shù)組有序，時間復(fù)雜度為O(logn)，是一種效率很高的查找算法C.哈希查找在平均情況下時間復(fù)雜度為O(1)，但需要處理哈希沖突D.所有的查找算法在任何情況下都能準(zhǔn)確找到目標(biāo)元素，不存在查找失敗的情況10、根據(jù)數(shù)字信號處理知識，設(shè)計一個視頻編碼解碼器，支持高清視頻的壓縮和解壓縮。11、使用單片機設(shè)計一個智能血壓計，能夠準(zhǔn)確測量血壓值，并將數(shù)據(jù)存儲和傳輸。12、設(shè)計一個音頻功率放大器，采用甲類放大方式，在8Ω負(fù)載下輸出功率不小于10W，給出電路設(shè)計和熱設(shè)計。13、考慮用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)一個字典功能，要求能夠快速插入、刪除和查找元素。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的（）A.紅黑樹B.跳表C.堆D.以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都可以14、數(shù)組是一種常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有固定的大小和連續(xù)的存儲方式。以下關(guān)于數(shù)組的描述，錯誤的是：（）A.數(shù)組可以通過下標(biāo)快速訪問元素，但插入和刪除元素時可能需要移動大量元素，效率較低B.多維數(shù)組在內(nèi)存中也是連續(xù)存儲的，通過計算偏移量可以快速定位元素C.數(shù)組的長度在創(chuàng)建后不能改變，若要動態(tài)改變數(shù)組大小，需要重新分配內(nèi)存并復(fù)制元素D.數(shù)組適用于元素數(shù)量固定且操作主要為查找的情況，對于頻繁插入和刪除的應(yīng)用不太合適，且其空間利用率總是最優(yōu)的15、設(shè)計一個數(shù)字信號處理器（DSP）視頻處理電路，能夠?qū)崿F(xiàn)視頻的壓縮、解碼等處理功能。16、斐波那契堆是一種可合并堆的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。關(guān)于斐波那契堆的特點，以下描述哪一項是不正確的？（）A.支持插入、刪除最小元素和合并等操作B.在一系列操作中，某些操作的時間復(fù)雜度可以低于傳統(tǒng)堆的時間復(fù)雜度C.斐波那契堆的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，實現(xiàn)難度較大D.斐波那契堆在實際應(yīng)用中不如二叉堆和二項堆廣泛17、設(shè)計一個簡單的數(shù)字示波器的觸發(fā)電路，能夠準(zhǔn)確捕捉輸入信號的特定特征，闡述觸發(fā)電路的原理和設(shè)計。18、設(shè)計一個基于藍(lán)牙模塊的智能門鎖系統(tǒng)，能夠通過手機藍(lán)牙開鎖，并記錄開鎖記錄。19、在一個大型的電商網(wǎng)站的商品管理系統(tǒng)中，需要快速地查找某個價格范圍內(nèi)的商品信息。假設(shè)商品的價格信息已經(jīng)按照從小到大的順序存儲。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和搜索算法的組合最能高效地實現(xiàn)這個功能？（）A.二叉搜索樹和中序遍歷B.平衡二叉樹和深度優(yōu)先搜索C.有序數(shù)組和二分查找D.哈希表和隨機查找20、設(shè)計一個基于數(shù)字電位器的燈光亮度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)燈光亮度的平滑調(diào)節(jié)和記憶功能。二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）論述AVL樹的旋轉(zhuǎn)操作對樹的高度和平衡的影響。2、（本題5分）深入解釋在具有n個頂點和e條邊的無向圖中，如何使用弗洛伊德（Floyd）算法求解所有頂點對之間的最短路徑，并分析其時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）解釋棧的基本概念和特點，舉例說明棧在表達(dá)式求值、函數(shù)調(diào)用等方面的應(yīng)用，并闡述其實現(xiàn)原理。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，在給定的循環(huán)鏈表中插入一個節(jié)點，輸出插入后的鏈表。2、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，模擬一個健身房的會員管理系統(tǒng)，能夠存儲會員信息、健身課程預(yù)約情況等，實現(xiàn)會員注冊、課程預(yù)約和消費記錄功能。3、（本題5分）設(shè)計一個基于線段樹的存儲結(jié)構(gòu)來存儲股票的日交易數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的區(qū)間統(tǒng)計和更新操作。4、（本題5分）設(shè)計一個程序，利用數(shù)組實現(xiàn)選擇排序算法，輸入一組數(shù)據(jù)進(jìn)行排序并展示過程和結(jié)果。5、（本題5分）詳細(xì)設(shè)計B樹中處理根節(jié)點特殊情況的算法，并進(jìn)行模擬測試。四、綜合題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）一個學(xué)校的考場安排管理系統(tǒng)需要存儲考場的信息，如考場編號、考場位置、容納人數(shù)、考試科目、考試時間等。系統(tǒng)要支持快速查找特定考場、按照容納人數(shù)對考場進(jìn)行排序、新增考場安排、修改考試時間、刪除不再使用的考場。請選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說明算法和代碼實現(xiàn)，以及性能評估。2、（本題10分）某在線招聘網(wǎng)站需要記錄職位信息和求職