中國人民大學(xué)《數(shù)據(jù)科學(xué)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第2頁，共2頁中國人民大學(xué)

《數(shù)據(jù)科學(xué)》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15個(gè)小題，每小題2分，共30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)基于555定時(shí)器的脈沖產(chǎn)生電路，輸出頻率和占空比可調(diào)，給出電路原理圖和參數(shù)計(jì)算方法，分析其穩(wěn)定性和應(yīng)用場景。2、設(shè)計(jì)一個(gè)簡易的數(shù)字頻率計(jì)，能夠測量1Hz至100kHz范圍內(nèi)的正弦波、方波和三角波的頻率，精度達(dá)到0.1%，請?jiān)敿?xì)說明系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，包括硬件和軟件部分。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電編碼器的電機(jī)位置測量系統(tǒng)，能夠精確測量電機(jī)的轉(zhuǎn)動角度和位置。4、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)對輸入信號相位的連續(xù)調(diào)節(jié)。5、設(shè)計(jì)一個(gè)LED點(diǎn)陣顯示屏電路，能夠顯示文字和圖形，顯示顏色為紅色和綠色。6、運(yùn)用通信網(wǎng)絡(luò)原理，設(shè)計(jì)一個(gè)企業(yè)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)布線方案，確保高速、可靠的數(shù)據(jù)傳輸。7、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表校準(zhǔn)電路，能夠?qū)?shù)字電壓表進(jìn)行校準(zhǔn)，提高測量精度。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于無線通信技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)灌溉控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度和氣象條件自動控制灌溉水量和時(shí)間。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像識別系統(tǒng)，能夠識別簡單的物體和形狀，給出硬件設(shè)計(jì)和算法流程。10、設(shè)計(jì)一個(gè)智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能夠同時(shí)監(jiān)測多種環(huán)境參數(shù)如溫度、濕度、光照、PM2.5等，并進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳和分析，闡述系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件功能。11、設(shè)計(jì)一個(gè)光控開關(guān)電路，當(dāng)環(huán)境光照強(qiáng)度低于一定值時(shí)，自動打開照明設(shè)備，當(dāng)光照強(qiáng)度高于一定值時(shí)，自動關(guān)閉照明設(shè)備。12、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器和分配器，能夠根據(jù)控制信號選擇和分配輸入數(shù)據(jù)。13、設(shè)計(jì)一個(gè)溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)電路，能夠?qū)⒍鄠€(gè)溫度傳感器連接起來，組成一個(gè)溫度監(jiān)測系統(tǒng)，并且具有數(shù)據(jù)傳輸和顯示功能。14、根據(jù)傳感器原理，設(shè)計(jì)一個(gè)用于工業(yè)自動化生產(chǎn)線的物體位置檢測系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確檢測物體的位置并反饋給控制系統(tǒng)。15、設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的衛(wèi)星軌道參數(shù)計(jì)算和預(yù)測模塊，分析軌道精度。二、簡答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）解釋如何在一個(gè)無序數(shù)組中查找第k小的元素，給出至少兩種算法思路。2、（本題5分）解釋如何在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的有向圖中計(jì)算每個(gè)頂點(diǎn)的可達(dá)頂點(diǎn)集合。3、（本題5分）論述如何在一個(gè)帶權(quán)圖中使用貝爾曼-福特算法求解單源最短路徑問題。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某電商倉庫的庫存管理系統(tǒng)需要存儲商品的庫存信息，包含商品編號、商品名稱、庫存數(shù)量、進(jìn)貨價(jià)格、出貨價(jià)格等。系統(tǒng)要能夠快速查詢特定商品的庫存、按照庫存數(shù)量對商品進(jìn)行排序、進(jìn)行商品的入庫和出庫操作、修改商品的價(jià)格信息。請?jiān)O(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供代碼實(shí)現(xiàn)以及性能評估。2、（本題5分）一個(gè)在線圖書評論系統(tǒng)需要管理圖書信息、用戶評論和評論的點(diǎn)贊數(shù)等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持圖書的查找、用戶評論的添加、刪除和修改，以及評論點(diǎn)贊數(shù)的更新，并能夠根據(jù)點(diǎn)贊數(shù)對評論進(jìn)行排序和展示熱門評論。3、（本題5分）某社交網(wǎng)絡(luò)的消息推送系統(tǒng)需要對用戶的消息進(jìn)行管理。消息包括發(fā)送者ID、接收者ID、消息內(nèi)容、發(fā)送時(shí)間等。這些消息以環(huán)形隊(duì)列的形式存儲。請?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）按照發(fā)送時(shí)間順序推送消息給接收者；（2）用戶讀取消息后刪除已讀消息；（3）查詢某個(gè)用戶未讀消息的數(shù)量；（4）當(dāng)隊(duì)列滿時(shí)，如何處理新的消息。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）某在線考試的監(jiān)考系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控考生的答題狀態(tài)、行為異常和交卷時(shí)間。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，保障考試的公平公正和順利進(jìn)行。5、（本題5分）在一個(gè)大型企業(yè)的項(xiàng)目管理系統(tǒng)中，需要管理項(xiàng)目信息、任務(wù)分配、員工工作進(jìn)度和項(xiàng)目資源等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持項(xiàng)目的創(chuàng)建、修改和刪除，任務(wù)的分配和跟蹤，員工工作進(jìn)度的更新和項(xiàng)目資源的調(diào)配，并能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目中的風(fēng)險(xiǎn)和問題。四、設(shè)計(jì)題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，用鄰接矩陣表示一個(gè)無向圖，判斷圖是否為二部圖。2