北京理工大學(xué)珠海學(xué)院《數(shù)據(jù)科學(xué)與工程引論》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)科學(xué)與工程引論》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______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)數(shù)字信號(hào)處理中窗函數(shù)的選擇和應(yīng)用方案，分析不同窗函數(shù)對(duì)信號(hào)處理結(jié)果的影響。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電傳感器的自動(dòng)門控制系統(tǒng)，當(dāng)有人靠近時(shí)自動(dòng)開門，一段時(shí)間后自動(dòng)關(guān)門。3、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)的誤碼性能測(cè)試方案，包括測(cè)試設(shè)備的選擇、測(cè)試環(huán)境的搭建和數(shù)據(jù)的分析方法。4、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)傳輸中的同步恢復(fù)電路，能夠從接收信號(hào)中準(zhǔn)確恢復(fù)出同步信息，分析恢復(fù)的精度和穩(wěn)定性。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于DSP的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，能夠識(shí)別特定的語(yǔ)音指令，給出算法原理和代碼實(shí)現(xiàn)。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙和傳感器的智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)溫度、濕度、光照等環(huán)境參數(shù)。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的語(yǔ)音信號(hào)處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音的采集、濾波、編碼和傳輸功能。8、利用傳感器設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)照明控制系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境光線強(qiáng)度自動(dòng)控制燈光的開啟和關(guān)閉，并可以調(diào)節(jié)燈光亮度。9、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的無(wú)線充電發(fā)射端電路，能夠?yàn)榻邮赵O(shè)備提供穩(wěn)定的無(wú)線充電功率，給出電路設(shè)計(jì)和效率分析。10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于DSP的圖像壓縮系統(tǒng)，能夠?qū)Σ噬珗D像進(jìn)行有損壓縮，壓縮比達(dá)到10:1，闡述算法原理和代碼實(shí)現(xiàn)。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于微控制器（如STM32）的溫度監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)采集溫度數(shù)據(jù)，當(dāng)溫度超過設(shè)定閾值時(shí)進(jìn)行報(bào)警并啟動(dòng)降溫設(shè)備。12、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(chǔ)方式。以下關(guān)于數(shù)組的描述，錯(cuò)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(shí)可能需要移動(dòng)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(chǔ)的，通過計(jì)算偏移量可以快速定位元素C.數(shù)組的長(zhǎng)度在創(chuàng)建后不能改變，若要?jiǎng)討B(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?cái)?shù)量固定且操作主要為查找的情況，對(duì)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13、字符串的模式匹配中，BM算法通過從右向左比較來(lái)提高效率。假設(shè)主串為"ABCDEFGHIJK"，模式串為"EF"，使用BM算法進(jìn)行匹配，以下關(guān)于匹配過程的描述，哪個(gè)是正確的？（）A.從主串的第一個(gè)字符開始比較B.從主串的最后一個(gè)字符開始比較C.隨機(jī)選擇主串中的位置開始比較D.以上都不對(duì)14、設(shè)計(jì)一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，能夠?qū)⑤斎氲牟环€(wěn)定直流電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的輸出電壓，輸出電壓可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，給出電路原理圖和元件參數(shù)選擇。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于LoRaWAN的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)低功耗遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，給出硬件架構(gòu)和軟件流程。16、歸并排序是一種基于分治思想的排序算法。以下關(guān)于歸并排序的描述，不正確的是（）A.空間復(fù)雜度為O(n)B.是一種穩(wěn)定的排序算法C.最壞、最好和平均時(shí)間復(fù)雜度均為O(nlogn)D.不能用于鏈表的排序17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字邏輯的交通燈倒計(jì)時(shí)顯示系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)顯示每個(gè)信號(hào)燈的剩余時(shí)間。18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于傳感器的智能車位檢測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)車位的占用情況，并將信息顯示在顯示屏上。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠監(jiān)測(cè)水的溫度、酸堿度、溶解氧等參數(shù)。20、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)貨幣識(shí)別、商品選擇和找零功能。21、使用集成電路設(shè)計(jì)一個(gè)乘法器，給出乘法運(yùn)算的速度和精度要求，并進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和優(yōu)化。22、設(shè)計(jì)一個(gè)光纖通信中的色散補(bǔ)償模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)色散的有效補(bǔ)償，分析系統(tǒng)性能改善情況。23、在圖的遍歷算法中，深度優(yōu)先搜索（DFS）和廣度優(yōu)先搜索（BFS）都有各自的特點(diǎn)。假設(shè)要檢查一個(gè)圖是否存在環(huán)，以下哪種遍歷算法可能更適合（）A.DFSB.BFSC.兩種算法都不適合D.兩種算法都可以24、樹是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有層次關(guān)系。在二叉樹中，以下關(guān)于遍歷方式的描述中，不正確的是（）A.前序遍歷是先訪問根節(jié)點(diǎn)，然后遍歷左子樹，最后遍歷右子樹B.中序遍歷是先遍歷左子樹，然后訪問根節(jié)點(diǎn)，最后遍歷右子樹C.后序遍歷是先遍歷左子樹，然后遍歷右子樹，最后訪問根節(jié)點(diǎn)D.無(wú)論采用哪種遍歷方式，得到的結(jié)果都是唯一的25、設(shè)計(jì)一個(gè)電子血壓計(jì)數(shù)據(jù)分析與預(yù)警電路，能夠?qū)ρ獕河?jì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)血壓異常時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)。26、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)，能夠測(cè)量輸入信號(hào)的頻率，精度達(dá)到一定要求，給出硬件電路設(shè)計(jì)和軟件算法流程。27、設(shè)計(jì)一個(gè)基于形態(tài)學(xué)處理的圖像邊緣檢測(cè)系統(tǒng)，分析處理效果和算法復(fù)雜度。28、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境溫度和壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。29、設(shè)計(jì)一個(gè)光耦隔離的模擬量輸入模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)0至5V模擬信號(hào)的隔離采集，給出電路參數(shù)和應(yīng)用示例。30、在圖的遍歷算法中，深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索是兩種基本方法。以下關(guān)于這兩種算法的描述中，不正確的是（）A.深度優(yōu)先搜索使用棧來(lái)實(shí)現(xiàn)，廣度優(yōu)先搜索使用隊(duì)列來(lái)實(shí)現(xiàn)B.深度優(yōu)先搜索可能會(huì)陷入死循環(huán)，廣度優(yōu)先搜索不會(huì)C.對(duì)于同一個(gè)圖，深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索得到的遍歷結(jié)果一定相同D.這兩種算法都可以用于求解圖的連通性問題二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)在線點(diǎn)餐外賣系統(tǒng)需要管理餐廳信息、菜品信息、用戶訂單、配送信息等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)餐廳和菜品的添加、刪除、修改，用戶訂單的處理和配送狀態(tài)的跟蹤，能夠優(yōu)化配送路線和提高訂單處理效率。2、（本題5分）一個(gè)在線音樂平臺(tái)的歌單管理系統(tǒng)需要對(duì)用戶創(chuàng)建的歌單和歌曲信息進(jìn)行管理。歌單信息包括歌單編號(hào)、名稱、歌曲列表等，歌曲信息包括歌曲ID、名稱、歌手等。這些信息以鄰接多重表的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢某個(gè)歌單中的歌曲；（2）向歌單中添加或刪除歌曲；（3）合并兩個(gè)歌單；（4）統(tǒng)計(jì)用戶創(chuàng)建的歌單數(shù)量。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）某在線游戲的組隊(duì)系統(tǒng)需要記錄隊(duì)伍信息和隊(duì)員信息，隊(duì)伍信息包括隊(duì)伍ID、隊(duì)伍名稱、隊(duì)長(zhǎng)ID，隊(duì)員信息包括隊(duì)員ID、隊(duì)伍ID、角色信息。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理組隊(duì)數(shù)據(jù)，能夠快速查詢隊(duì)伍成員、解散隊(duì)伍、加入隊(duì)伍，并支持隊(duì)伍之間的對(duì)戰(zhàn)匹配。4、（本題5分）某在線招聘平臺(tái)需要管理企業(yè)的招聘信息、求職者簡(jiǎn)歷和面試安排。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實(shí)現(xiàn)高效的人才匹配和招聘流程管理。5、（本題5分）某高校的課程管理系統(tǒng)需要對(duì)課程的選課信息進(jìn)行處理。選課信息包括課程編號(hào)、課程名稱、授課教師、選課學(xué)生名單等。這些信息以隊(duì)列和棧的組合形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）按照選課先后順序輸出選課學(xué)生名單；（2）撤銷某個(gè)學(xué)生的選課；（3）統(tǒng)計(jì)每門課程的選課人數(shù)；（4）調(diào)整選課順序，將優(yōu)先選課的學(xué)生排在前面。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）論述在鏈表中如何實(shí)現(xiàn)查找、插入和刪除操作，與順序表相比，它們?cè)跁r(shí)間復(fù)雜度上有何不同？2、（本題5分）分析在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，如何利用棧和隊(duì)列實(shí)現(xiàn)圖的遍歷。3、（本題5分）分析在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，如何利用樹狀數(shù)組實(shí)現(xiàn)高效的區(qū)間查詢和更新操作。4、（本題5分）詳細(xì)闡述桶排序在處理均勻分布數(shù)據(jù)時(shí)的優(yōu)勢(shì)和