上海電影藝術(shù)職業(yè)學(xué)院《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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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、當(dāng)處理一個(gè)動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)和收縮的數(shù)據(jù)集合時(shí)，例如一個(gè)不斷有元素插入和刪除的集合，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在空間利用和操作效率上可能表現(xiàn)更優(yōu)（）A.數(shù)組B.鏈表C.哈希表D.二叉搜索樹(shù)2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能水溫控制系統(tǒng)，用于熱水器或工業(yè)設(shè)備的水溫控制。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，并通過(guò)控制加熱或制冷設(shè)備將溫度穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)，給出硬件電路和軟件程序設(shè)計(jì)。4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于熱電偶的溫度測(cè)量系統(tǒng)，能夠測(cè)量較高溫度范圍，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行冷端補(bǔ)償和線性化處理。5、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線通信收發(fā)系統(tǒng)，工作頻率在2.4GHz，采用FSK調(diào)制解調(diào)方式，通信距離達(dá)到100米，詳細(xì)闡述系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn)。6、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)，采用DS18B20溫度傳感器，能夠通過(guò)液晶顯示屏顯示溫度值，說(shuō)明硬件連接和軟件編程。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字鎖相環(huán)和分頻器的時(shí)鐘信號(hào)生成系統(tǒng)，產(chǎn)生各種頻率的時(shí)鐘信號(hào)。8、基于通信原理設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)，包括信源編碼、信道編碼、調(diào)制解調(diào)等模塊，給出系統(tǒng)性能評(píng)估。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙和傳感器的可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)心率、體溫等生理參數(shù)。10、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)內(nèi)存管理系統(tǒng)，需要有效地分配和回收內(nèi)存塊，并能夠快速地查找合適大小的空閑內(nèi)存區(qū)域。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于解決內(nèi)存管理的問(wèn)題？（）A.伙伴系統(tǒng)和首次適應(yīng)算法B.堆排序和最佳適應(yīng)算法C.冒泡排序和最壞適應(yīng)算法D.快速排序和循環(huán)首次適應(yīng)算法11、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字示波器探頭電路，能夠?qū)⑤斎胄盘?hào)轉(zhuǎn)換為適合示波器測(cè)量的信號(hào)，并且具有衰減和補(bǔ)償功能。12、快速排序是一種高效的排序算法，具有較好的平均性能。以下關(guān)于快速排序的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.快速排序通過(guò)選擇一個(gè)基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分為小于和大于基準(zhǔn)元素的兩部分，然后對(duì)這兩部分分別遞歸排序B.快速排序在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，但這種情況很少出現(xiàn)C.快速排序的空間復(fù)雜度主要取決于遞歸調(diào)用的?？臻g，通常為O(logn)D.快速排序是一種穩(wěn)定的排序算法，能夠保證相同元素的相對(duì)順序不變13、設(shè)計(jì)一個(gè)用于工業(yè)自動(dòng)化的激光測(cè)距系統(tǒng)，測(cè)量精度達(dá)到毫米級(jí)，給出系統(tǒng)組成和測(cè)量算法。14、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)圖書(shū)館自助借還書(shū)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖書(shū)的自動(dòng)借閱、歸還和管理。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字濾波器和單片機(jī)的電機(jī)噪聲抑制系統(tǒng)，降低電機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪聲。二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）論述如何在一個(gè)字符串中查找最長(zhǎng)不重復(fù)子串，給出算法思路和代碼實(shí)現(xiàn)。2、（本題5分）對(duì)于一個(gè)用數(shù)組實(shí)現(xiàn)的隊(duì)列，解釋如何進(jìn)行入隊(duì)和出隊(duì)操作，分析在隊(duì)列滿時(shí)的處理方式和可能存在的問(wèn)題。3、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明在排序算法的比較中，如何從時(shí)間復(fù)雜度、空間復(fù)雜度和穩(wěn)定性等方面進(jìn)行綜合評(píng)估。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某在線寵物領(lǐng)養(yǎng)平臺(tái)需要記錄寵物的信息、領(lǐng)養(yǎng)人的申請(qǐng)和審核狀態(tài)。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，確保寵物能夠找到合適的領(lǐng)養(yǎng)家庭。2、（本題5分）某在線電影票務(wù)系統(tǒng)需要處理影片信息、場(chǎng)次安排、座位預(yù)訂和票房統(tǒng)計(jì)。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實(shí)現(xiàn)票務(wù)銷(xiāo)售的高效管理。3、（本題5分）某餐廳的菜單管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)菜品信息，如菜品編號(hào)、菜品名稱、菜品價(jià)格、菜品分類、銷(xiāo)量等。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)快速查找特定菜品、按照銷(xiāo)量對(duì)菜品進(jìn)行排序、新增菜品、修改菜品信息以及刪除菜品。請(qǐng)確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實(shí)現(xiàn)，同時(shí)討論性能優(yōu)化方法。4、（本題5分）某電商平臺(tái)需要對(duì)商品的銷(xiāo)售數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。銷(xiāo)售數(shù)據(jù)包括商品編號(hào)、銷(xiāo)售數(shù)量、銷(xiāo)售日期等信息。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)以下功能：快速查找特定商品在某段時(shí)間內(nèi)的銷(xiāo)售總量；按照銷(xiāo)售數(shù)量對(duì)商品進(jìn)行排序；能夠方便地插入和刪除銷(xiāo)售記錄。請(qǐng)?jiān)敿?xì)描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇、算法設(shè)計(jì)以及代碼實(shí)現(xiàn)。5、（本題5分）某在線音樂(lè)教學(xué)平臺(tái)需要記錄課程信息、學(xué)生信息、學(xué)習(xí)進(jìn)度、作業(yè)完成情況等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)支持教學(xué)過(guò)程的管理，實(shí)現(xiàn)課程安排、學(xué)生學(xué)習(xí)情況跟蹤、作業(yè)批改和成績(jī)統(tǒng)計(jì)，能夠?yàn)閷W(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)方案。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)程序