四川財(cái)經(jīng)職業(yè)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

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(yè)，共3頁(yè)四川財(cái)經(jīng)職業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)科學(xué)與工程引論》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、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、考慮到一個(gè)圖的遍歷問題，假設(shè)需要判斷一個(gè)圖是否存在環(huán)，并且找出所有的環(huán)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于解決這類問題？（）A.深度優(yōu)先搜索結(jié)合棧B.廣度優(yōu)先搜索結(jié)合隊(duì)列C.拓?fù)渑判蚪Y(jié)合棧D.強(qiáng)連通分量算法結(jié)合并查集2、設(shè)計(jì)一個(gè)光通信中的摻鉺光纖放大器（EDFA）驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)EDFA的穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)和增益控制。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字濾波器，能夠?qū)斎氲臄?shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波處理，如低通、高通、帶通等，闡述硬件實(shí)現(xiàn)過程和仿真結(jié)果。4、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線通信中的頻譜感知性能評(píng)估系統(tǒng)，包括檢測(cè)概率和虛警概率等指標(biāo)。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于DSP的數(shù)字信號(hào)調(diào)制系統(tǒng)，支持多種調(diào)制方式，如QAM、OFDM等，給出算法實(shí)現(xiàn)和性能優(yōu)化。6、設(shè)計(jì)一個(gè)正弦波信號(hào)發(fā)生器，頻率范圍為10Hz至1MHz，輸出幅度可調(diào)，失真度小于1%，說明電路原理和調(diào)試方法。7、設(shè)計(jì)一個(gè)用于音頻放大器的反饋網(wǎng)絡(luò)，提高放大器的穩(wěn)定性和性能，給出反饋類型選擇和參數(shù)計(jì)算。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能門禁系統(tǒng)，能夠通過指紋、密碼或刷卡進(jìn)行身份驗(yàn)證，控制門的開關(guān)。9、設(shè)計(jì)一個(gè)具有自動(dòng)增益控制和動(dòng)態(tài)范圍壓縮功能的音頻處理系統(tǒng)，提高音頻質(zhì)量，給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)和性能評(píng)估。10、在樹的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，除了二叉樹，還有多叉樹。假設(shè)一個(gè)多叉樹的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的孩子節(jié)點(diǎn)數(shù)量不確定，以下哪種存儲(chǔ)方式可能更靈活（）A.雙親表示法B.孩子表示法C.孩子兄弟表示法D.以上方式都不靈活11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬乘法器的調(diào)幅（AM）信號(hào)發(fā)生器，能夠產(chǎn)生幅度調(diào)制的正弦波信號(hào)，并分析其調(diào)制深度和失真度。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙模塊的智能體重秤，能夠測(cè)量體重、體脂率、肌肉量等身體指標(biāo)，并將數(shù)據(jù)上傳至云端。13、二叉搜索樹是一種特殊的二叉樹，具有特定的性質(zhì)和用途。以下關(guān)于二叉搜索樹的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.左子樹上所有節(jié)點(diǎn)的值均小于根節(jié)點(diǎn)的值，右子樹上所有節(jié)點(diǎn)的值均大于根節(jié)點(diǎn)的值B.對(duì)二叉搜索樹進(jìn)行中序遍歷，可以得到一個(gè)有序的序列C.二叉搜索樹的查找、插入和刪除操作的平均時(shí)間復(fù)雜度都是O(logn)D.二叉搜索樹一定是平衡的，即左右子樹的高度差不超過114、跳表是一種基于鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。關(guān)于跳表的特點(diǎn)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.跳表通過在鏈表中增加多層索引來(lái)提高查找效率B.插入和刪除操作在平均情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)C.跳表的空間復(fù)雜度比普通鏈表高，但低于平衡二叉搜索樹D.跳表的性能不受數(shù)據(jù)分布的影響，始終保持較好的查找效率15、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)中的擾碼生成和解擾電路，分析擾碼對(duì)信號(hào)頻譜的影響。16、利用射頻技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，能夠采集環(huán)境數(shù)據(jù)并通過無(wú)線方式傳輸，給出節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)和功耗分析。17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于傳感器的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)溫度、濕度、光照強(qiáng)度等環(huán)境參數(shù)，并通過無(wú)線方式傳輸數(shù)據(jù)。18、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，測(cè)量范圍為0至50V，精度為0.1V，采用ADC芯片實(shí)現(xiàn)，說明硬件電路和軟件算法。19、假設(shè)正在開發(fā)一個(gè)文本編輯軟件，需要能夠快速地對(duì)輸入的文本進(jìn)行插入、刪除和查找操作。同時(shí)，要能夠高效地實(shí)現(xiàn)文本的回退和重做功能。為了滿足這些需求，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.順序表，存儲(chǔ)文本數(shù)據(jù)，操作簡(jiǎn)單直接B.雙向鏈表，方便在任意位置進(jìn)行插入和刪除C.棧，用于實(shí)現(xiàn)回退和重做功能D.散列表，快速查找文本中的特定字符或字符串20、運(yùn)用電子信息工程知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)智能交通信號(hào)燈自適應(yīng)控制系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)時(shí)交通流量調(diào)整信號(hào)燈時(shí)間。21、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙的智能手表，能夠顯示時(shí)間、計(jì)步、監(jiān)測(cè)心率和接收手機(jī)通知，描述硬件和軟件設(shè)計(jì)。22、在圖的遍歷算法中，深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索是兩種常見的方法。以下關(guān)于這兩種算法的描述，正確的是：（）A.深度優(yōu)先搜索總是先訪問距離起始節(jié)點(diǎn)最近的未訪問節(jié)點(diǎn)B.廣度優(yōu)先搜索使用棧來(lái)保存待訪問節(jié)點(diǎn)，深度優(yōu)先搜索使用隊(duì)列C.對(duì)于同一個(gè)圖和起始節(jié)點(diǎn)，深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索得到的遍歷結(jié)果一定不同D.深度優(yōu)先搜索適合用于查找圖中的連通分量，廣度優(yōu)先搜索適合用于求解最短路徑問題23、在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)包按照到達(dá)的順序被處理，但是某些高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包需要優(yōu)先處理。為了實(shí)現(xiàn)這種優(yōu)先級(jí)處理機(jī)制，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以被應(yīng)用？（）A.優(yōu)先級(jí)隊(duì)列B.單調(diào)隊(duì)列C.循環(huán)隊(duì)列D.有序數(shù)組24、插入排序也是一種基本的排序算法。關(guān)于插入排序的特點(diǎn)，以下描述正確的是：（）A.插入排序在每次迭代中，將待排序元素插入到已排序部分的合適位置B.插入排序在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)，優(yōu)于冒泡排序C.插入排序是一種不穩(wěn)定的排序算法，可能改變相同元素的相對(duì)順序D.插入排序適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)的排序，效率很高25、設(shè)計(jì)一個(gè)基于加速度傳感器的振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠監(jiān)測(cè)設(shè)備的振動(dòng)情況，并進(jìn)行故障預(yù)警。26、哈希表是一種通過哈希函數(shù)將關(guān)鍵字映射到存儲(chǔ)位置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在處理哈希沖突時(shí)，常見的方法有開放地址法和鏈地址法。使用鏈地址法處理哈希沖突時(shí)，以下關(guān)于其特點(diǎn)的描述，正確的是：（）A.查找效率較低B.空間利用率低C.適用于哈希函數(shù)沖突較少的情況D.可以有效地處理大量的沖突27、二叉樹常用于實(shí)現(xiàn)查找操作，以下關(guān)于二叉樹查找效率的描述，正確的是：（）A.二叉樹的查找效率與樹的高度成正比，樹越高查找越慢B.平衡二叉樹的查找效率一定高于普通二叉樹C.滿二叉樹的查找效率最高，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)最規(guī)整D.無(wú)論二叉樹的結(jié)構(gòu)如何，查找操作的時(shí)間復(fù)雜度都是O(n)28、設(shè)計(jì)一個(gè)基于鎖相環(huán)的頻率合成器電路，輸出頻率范圍為100kHz-1GHz，頻率分辨率不大于1kHz，相位噪聲小于-100dBc/Hz@1kHz偏移。29、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于數(shù)控機(jī)床的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的精確調(diào)速和位置控制。30、圖是一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于表示對(duì)象之間的關(guān)系。在圖的存儲(chǔ)方式中，鄰接矩陣和鄰接表是常見的兩種方法。對(duì)于一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的無(wú)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)二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某醫(yī)院的信息系統(tǒng)需要存儲(chǔ)患者的病歷信息，包括基本信息、診斷結(jié)果、治療方案、用藥記錄等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能夠方便地按照患者編號(hào)、疾病類型或治療時(shí)間進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì)，并支持新病歷的錄入和舊病歷的修改。2、（本題5分）一個(gè)電影票務(wù)系統(tǒng)需要存儲(chǔ)電影場(chǎng)次信息，如場(chǎng)次編號(hào)、電影名稱、放映時(shí)間、影廳號(hào)、剩余座位數(shù)等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定場(chǎng)次、按照剩余座位數(shù)對(duì)場(chǎng)次進(jìn)行排序、新增場(chǎng)次、刪除已結(jié)束場(chǎng)次以及修改場(chǎng)次的剩余座位數(shù)。請(qǐng)選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述實(shí)現(xiàn)這些功能的算法和代碼，以及對(duì)系統(tǒng)性能的影響。3、（本題5分）某電商平臺(tái)的促銷活動(dòng)管理系統(tǒng)需要記錄活動(dòng)信息、參與商品、優(yōu)惠規(guī)則和用戶參與情況等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些信息，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)的創(chuàng)建、修改和刪除，參與商品的添加和刪除，優(yōu)惠規(guī)則的設(shè)置和計(jì)算，以及用戶參與情況的記錄和統(tǒng)計(jì)，并能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控活動(dòng)效果和調(diào)整策略。4、（本題5分）在一個(gè)在線電影票務(wù)系統(tǒng)中，需要管理電影院信息、影片排片、座位預(yù)訂和票房統(tǒng)計(jì)等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些信息，支持電影院和影片的添加、刪除和修改，座位的預(yù)訂和取消，票房數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，并能夠?qū)崟r(shí)顯示座位的預(yù)訂情況和優(yōu)化排片策略。5、（本題5分）一個(gè)電商網(wǎng)站的推薦系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的瀏覽歷史和購(gòu)買行為為用戶推薦相關(guān)商品。用戶的行為數(shù)據(jù)以字符串的形式存儲(chǔ)，使用后綴樹來(lái)處理這些數(shù)據(jù)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查找具有相似瀏覽歷史的用戶；（2）根據(jù)用戶的當(dāng)前瀏覽行為預(yù)測(cè)可能感興趣的商品；（3）更新用戶的行為數(shù)據(jù)；（4）處理大量用戶數(shù)據(jù)時(shí)，如何優(yōu)化后綴樹的性能。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）闡述如何在一個(gè)二叉樹中進(jìn)行后序遍歷的非遞歸實(shí)現(xiàn)，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）解釋如何計(jì)算一棵二叉樹的葉子節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，分析所使用的算法和時(shí)間復(fù)雜度。3、（本題5分）詳細(xì)說明在動(dòng)態(tài)規(guī)劃的問題分解中，如何確定子問題的邊界和依賴關(guān)系。4、