江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)科學(xué)與應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)科學(xué)與應(yīng)用》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1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)基于藍(lán)牙4.0技術(shù)的智能血壓計(jì)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)血壓變化，并提供健康建議。2、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)商品選擇、支付和出貨功能。3、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。4、設(shè)計(jì)一個(gè)智能安防監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)視頻監(jiān)控、入侵檢測(cè)和報(bào)警功能，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件實(shí)現(xiàn)方案。5、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。6、利用鎖相環(huán)技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)頻率合成器，能夠輸出穩(wěn)定的、可調(diào)節(jié)的頻率信號(hào)，給出頻率合成器的整體架構(gòu)和各部分的詳細(xì)設(shè)計(jì)。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬乘法器和運(yùn)放的乘法型ADC轉(zhuǎn)換電路，分析其轉(zhuǎn)換精度和速度。8、隊(duì)列也是一種特殊的線性表，與棧的操作原則不同。以下關(guān)于隊(duì)列的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.隊(duì)列遵循先進(jìn)先出（FIFO）原則，即最先入隊(duì)的元素最先出隊(duì)B.環(huán)形隊(duì)列可以有效地解決順序隊(duì)列中假溢出的問題，提高存儲(chǔ)空間的利用率C.隊(duì)列在任務(wù)調(diào)度、消息傳遞、緩沖區(qū)管理等方面有重要作用D.隊(duì)列的插入和刪除操作只能在隊(duì)頭和隊(duì)尾進(jìn)行，不能在隊(duì)列中間進(jìn)行，且其操作效率總是低于棧9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于微波技術(shù)的無線充電系統(tǒng)，能夠?yàn)橐苿?dòng)設(shè)備進(jìn)行高效、安全的無線充電。10、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）音頻與視頻處理電路，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)音頻和視頻的處理功能，如音頻混音和視頻壓縮等。11、在動(dòng)態(tài)數(shù)組的實(shí)現(xiàn)中，當(dāng)數(shù)組容量不足時(shí)需要進(jìn)行擴(kuò)容。關(guān)于動(dòng)態(tài)數(shù)組的擴(kuò)容策略，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.常見的擴(kuò)容策略是按照一定的比例增加數(shù)組的容量，如擴(kuò)大為原來的兩倍B.擴(kuò)容操作會(huì)涉及到數(shù)據(jù)的復(fù)制，可能會(huì)影響性能C.為了避免頻繁擴(kuò)容，可以在創(chuàng)建動(dòng)態(tài)數(shù)組時(shí)預(yù)留一定的額外空間D.擴(kuò)容操作的時(shí)間復(fù)雜度總是O(n)，其中n是數(shù)組中的元素?cái)?shù)量12、設(shè)計(jì)一個(gè)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(jì)和熱設(shè)計(jì)。13、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的通信基站發(fā)射機(jī)前端電路，工作頻率在900MHz，輸出功率為10W，給出射頻電路設(shè)計(jì)和功率放大器選型。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像壓縮系統(tǒng)，能夠?qū)斎氲膱D像進(jìn)行有損壓縮，壓縮比不小于10:1。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)放的音頻前置放大器，具有高輸入阻抗、低噪聲和一定的增益，用于提升音頻信號(hào)質(zhì)量。16、設(shè)計(jì)一個(gè)低通數(shù)字濾波器，截止頻率為500Hz，采樣頻率為2kHz，采用窗函數(shù)法進(jìn)行設(shè)計(jì)。17、設(shè)計(jì)一個(gè)高通濾波器，截止頻率為500Hz，通帶增益為2，阻帶衰減大于30dB，采用切比雪夫?yàn)V波器設(shè)計(jì)，給出電路參數(shù)和仿真結(jié)果。18、設(shè)計(jì)一個(gè)無線局域網(wǎng)（WLAN）的接入點(diǎn)（AP），實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶的高速無線接入，配置安全機(jī)制。19、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)發(fā)生器擴(kuò)展電路，能夠增加信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)類型和參數(shù)調(diào)節(jié)范圍，并且具有脈沖寬度調(diào)制功能。20、平衡二叉樹是為了改進(jìn)二叉搜索樹在某些情況下性能不佳而提出的。以下關(guān)于平衡二叉樹的描述，正確的是（）A.平衡二叉樹的左右子樹高度差一定不超過1B.插入和刪除操作不會(huì)破壞平衡二叉樹的平衡性C.平衡二叉樹的查找效率一定高于二叉搜索樹D.所有的平衡二叉樹都是完全二叉樹21、在一個(gè)圖像識(shí)別系統(tǒng)中，需要對(duì)大量的圖像特征向量進(jìn)行聚類分析。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于實(shí)現(xiàn)圖像特征的聚類？（）A.K-Means算法結(jié)合鏈表B.層次聚類算法和二叉樹C.密度聚類算法和數(shù)組D.以上算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都可能用到，取決于具體需求22、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，能夠采集環(huán)境溫度、濕度和光照等信息，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到手機(jī)終端，說明節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)和軟件流程。23、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路中同步時(shí)序電路和異步時(shí)序電路的性能比較系統(tǒng)，分析在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的優(yōu)劣。24、在平衡二叉樹中，通過旋轉(zhuǎn)操作來保持樹的平衡。假設(shè)插入一個(gè)新節(jié)點(diǎn)后導(dǎo)致了不平衡，需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)整。以下哪種情況可能需要進(jìn)行單向右旋操作？（）A.左子樹的高度比右子樹的高度大2，且新節(jié)點(diǎn)插入在左子樹的左子樹上B.左子樹的高度比右子樹的高度大2，且新節(jié)點(diǎn)插入在左子樹的右子樹上C.右子樹的高度比左子樹的高度大2，且新節(jié)點(diǎn)插入在右子樹的右子樹上D.右子樹的高度比左子樹的高度大2，且新節(jié)點(diǎn)插入在右子樹的左子樹上25、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能電表系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確測(cè)量電能消耗，并具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、遠(yuǎn)程通信等功能。26、對(duì)于一個(gè)有n個(gè)頂點(diǎn)的無向圖，如果采用鄰接矩陣存儲(chǔ)，其空間復(fù)雜度為？（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(n^3)27、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)28、考慮一個(gè)有向無環(huán)圖（DAG），假設(shè)需要對(duì)其進(jìn)行拓?fù)渑判颉Ｒ韵玛P(guān)于拓?fù)渑判虻慕Y(jié)果，哪個(gè)說法是正確的（）A.結(jié)果是唯一的B.結(jié)果可能不唯一C.不存在拓?fù)渑判駾.以上說法都不對(duì)29、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字圖像處理的人臉識(shí)別系統(tǒng)，能夠?qū)斎氲膱D像進(jìn)行人臉檢測(cè)、特征提取和識(shí)別，說明算法的選擇和優(yōu)化。30、設(shè)計(jì)一個(gè)用于智能音箱的語音處理模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)語音喚醒、識(shí)別和合成，給出系統(tǒng)架構(gòu)和算法實(shí)現(xiàn)。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某在線購物網(wǎng)站的促銷活動(dòng)系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的消費(fèi)記錄和行為，為用戶發(fā)放優(yōu)惠券。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實(shí)現(xiàn)優(yōu)惠券的精準(zhǔn)發(fā)放和管理。2、（本題5分）某外賣配送平臺(tái)需要根據(jù)騎手的位置和訂單信息進(jìn)行任務(wù)分配，確保高效配送。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實(shí)現(xiàn)訂單的合理分配和配送路徑規(guī)劃。3、（本題5分）一個(gè)在線音樂制作平臺(tái)需要管理音樂項(xiàng)目、音軌、樂器和效果器等信息。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，支持音樂項(xiàng)目的創(chuàng)建和編輯，音軌的添加、刪除和調(diào)整，樂器和效果器的選擇和應(yīng)用，并能夠?qū)崟r(shí)保存和恢復(fù)項(xiàng)目進(jìn)度。4、（本題5分）某醫(yī)院的病歷管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)患者的病歷信息，包含患者編號(hào)、姓名、性別、年齡、病癥、診斷結(jié)果、治療方案等。系統(tǒng)要支持快速檢索特定患者的病歷、按照病癥的嚴(yán)重程度對(duì)病歷進(jìn)行排序、添加新的病歷、刪除舊病歷以及更新病歷內(nèi)容。請(qǐng)選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說明如何實(shí)現(xiàn)這些功能，包括算法思路和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能評(píng)估。5、（本題5分）一個(gè)文件系統(tǒng)需要對(duì)文件和目錄進(jìn)行高效管理。文件和目錄信息以樹形結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）創(chuàng)建一個(gè)新目錄或文件；（2）刪除一個(gè)指定的目錄或文件；（3）查找指定文件或目錄的位置；（4）遍歷整個(gè)文件系統(tǒng)并輸出目錄和文件結(jié)構(gòu)。分析所設(shè)計(jì)算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。三、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）什么是二叉搜索樹的旋轉(zhuǎn)操作？在什么情況下需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作？請(qǐng)?jiān)敿?xì)說明。2、（本題5分）詳細(xì)闡述桶排序算法的基本思想和適用場(chǎng)景，并分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）詳細(xì)闡述在排序算法的性能優(yōu)化中，如何利用硬件特性（如緩存、并行計(jì)算）提高效率。4、（本題5分）論述在排序算法的穩(wěn)定性判斷中，如何確定一個(gè)排序算法是否是穩(wěn)定的，并舉例說明