河南財政金融學院《數(shù)據(jù)科學算法》2023-2024學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第2頁，共2頁河南財政金融學院

《數(shù)據(jù)科學算法》2023-2024學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、假設(shè)要實現(xiàn)一個函數(shù)，判斷一個字符串是否是另一個字符串的子序列。例如，“ace”是“abcde”的子序列。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最有效的？（）A.雙指針法，分別在兩個字符串上移動指針進行比較，簡單直接B.哈希表，將字符串的字符存儲并進行查找，效率較低C.棧，存儲已匹配的字符，操作復雜D.隊列，用于存儲待匹配的字符，不太適合此場景2、設(shè)計一個基于CCD圖像傳感器的圖像采集系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速圖像采集和數(shù)據(jù)傳輸，說明系統(tǒng)硬件組成和接口電路。3、設(shè)計一個基于數(shù)字邏輯電路的簡易密碼鎖系統(tǒng)，要求輸入正確密碼才能開鎖，密碼可由用戶自行設(shè)定，同時具備錯誤輸入次數(shù)限制及報警功能。4、快速排序是一種高效的排序算法，它采用分治的思想。在快速排序中，選擇一個基準元素，將數(shù)組分為兩部分，使得左邊部分的元素都小于等于基準元素，右邊部分的元素都大于等于基準元素。以下關(guān)于快速排序的描述，錯誤的是：（）A.快速排序在最壞情況下的時間復雜度為O(n^2)B.快速排序是一種穩(wěn)定的排序算法C.快速排序的平均時間復雜度為O(nlogn)D.快速排序的空間復雜度為O(logn)5、設(shè)計一個基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛的存取、車位的分配和安全監(jiān)控功能。6、設(shè)計一個太陽能充電器電路，能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)換為電能，為手機、平板電腦等設(shè)備充電，輸出電壓為5V。7、在排序算法中，冒泡排序是一種簡單的排序方法。以下關(guān)于冒泡排序的描述，錯誤的是：（）A.冒泡排序通過不斷比較相鄰元素并交換位置來實現(xiàn)排序B.冒泡排序在最壞情況下的時間復雜度為O(n^2)C.冒泡排序是一種穩(wěn)定的排序算法D.冒泡排序每次都能將最大的元素移動到數(shù)組的末尾8、設(shè)計一個基于數(shù)字電位器的音量控制系統(tǒng)，能夠通過按鍵或旋轉(zhuǎn)編碼器調(diào)節(jié)音量大小。9、設(shè)計一個基于ADC和DAC的模擬信號采集與回放系統(tǒng)，實現(xiàn)對模擬信號的采集、數(shù)字化處理和模擬回放功能。10、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務(wù)調(diào)度是一個關(guān)鍵問題，需要根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級、截止時間等因素進行快速的調(diào)度決策。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于實時任務(wù)調(diào)度？（）A.優(yōu)先級隊列和調(diào)度算法B.棧和后進先出調(diào)度C.隊列和先進先出調(diào)度D.集合和隨機調(diào)度11、在排序算法中，選擇排序是一種簡單的排序方法，以下關(guān)于選擇排序的描述，正確的是：（）A.選擇排序在每一輪選擇未排序部分的最小元素，與當前位置的元素交換B.選擇排序在最好和最壞情況下的時間復雜度都是O(nlogn)C.選擇排序是一種穩(wěn)定的排序算法，不會改變相同元素的相對順序D.選擇排序的空間復雜度較高，需要額外的大量輔助空間12、設(shè)計一個直流無刷電機控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和位置控制，包括驅(qū)動電路和控制策略。13、設(shè)計一個程控濾波器，帶寬和中心頻率可程控調(diào)節(jié)，給出電路實現(xiàn)和控制邏輯。14、設(shè)計一個基于單片機的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測環(huán)境溫度，并通過控制加熱或制冷設(shè)備將溫度穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)，要求精度為±1℃，并給出硬件電路設(shè)計和軟件編程思路。15、在一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的緩沖區(qū)管理中，需要有效地存儲和替換緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)頁，以提高數(shù)據(jù)庫的訪問性能。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于緩沖區(qū)的管理？（）A.LRU（最近最少使用）算法和鏈表B.FIFO（先進先出）算法和隊列C.MRU（最近最多使用）算法和棧D.Random（隨機）算法和數(shù)組16、設(shè)計一個基于數(shù)字電位器的音量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對音頻信號音量的連續(xù)調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)范圍可設(shè)定。17、設(shè)計一個太陽能路燈控制器智能調(diào)光電路，能夠根據(jù)環(huán)境光照強度和交通流量自動調(diào)節(jié)路燈的亮度，實現(xiàn)智能調(diào)光。18、設(shè)計一個程控交換系統(tǒng)中的呼叫處理模塊，實現(xiàn)呼叫的建立、保持和釋放功能，考慮信令交互和資源管理。19、設(shè)計一個基于光電傳感器的自動化生產(chǎn)線質(zhì)量檢測系統(tǒng)，能夠檢測產(chǎn)品的外觀缺陷和尺寸精度。20、在排序算法的改進和優(yōu)化中，常常結(jié)合多種算法的優(yōu)點。以下關(guān)于混合排序算法的敘述，錯誤的是（）A.可以將快速排序和插入排序結(jié)合，在小規(guī)模數(shù)據(jù)時使用插入排序B.混合排序算法能夠在不同情況下發(fā)揮不同算法的優(yōu)勢，提高整體性能C.設(shè)計混合排序算法時，需要考慮不同算法之間的切換時機和條件D.混合排序算法一定比單一的排序算法性能更好21、設(shè)計一個基于DSP的語音合成系統(tǒng)，能夠?qū)⑽谋巨D(zhuǎn)換為自然流暢的語音，提供算法實現(xiàn)和性能評估。22、堆是一種特殊的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，分為大頂堆和小頂堆。大頂堆的每個節(jié)點的值都大于或等于其子節(jié)點的值。在將一組無序的數(shù)據(jù)構(gòu)建成大頂堆時，以下關(guān)于構(gòu)建過程的描述，正確的是：（）A.從葉子節(jié)點開始，逐步向上調(diào)整B.從根節(jié)點開始，逐步向下調(diào)整C.隨機選擇節(jié)點進行調(diào)整D.不需要進行調(diào)整，直接就是大頂堆23、設(shè)計一個基于模擬積分器的積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），分析其轉(zhuǎn)換精度和速度。24、設(shè)計一個無線通信模塊抗干擾電路，能夠提高無線通信的抗干擾能力，保證通信的穩(wěn)定性。25、在一個算法中，需要快速找到一組數(shù)中的最大值和最小值。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合能夠以最少的比較次數(shù)完成這個任務(wù)？（）A.有序數(shù)組和遍歷B.鏈表和遍歷C.二叉搜索樹和中序遍歷D.堆和堆操作二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細說明如何在一個具有n個頂點的有向圖中計算每個頂點的強連通分量大小。2、（本題5分）描述二叉樹的遍歷算法在二叉樹的垂直遍歷問題中的應(yīng)用。3、（本題5分）論述在二叉搜索樹的迭代器實現(xiàn)中，如何按照中序遍歷的順序訪問節(jié)點。4、（本題5分）在一個具有n個元素的鏈表中，如何實現(xiàn)鏈表的反轉(zhuǎn)操作，給出算法步驟和時間復雜度分析。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用迪杰斯特拉算法求解給定有向帶權(quán)圖中某一頂點到其他頂點的最短路徑。2、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲一個學校的教師教學工作量統(tǒng)計信息，支持按學期和課程進行統(tǒng)計。3、（本題5分）利用圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計一個城市供暖管道規(guī)劃系統(tǒng)，確保供暖效果和節(jié)能。4、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用循環(huán)隊列存儲物流訂單信息，實現(xiàn)訂單的處理和跟蹤。5、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲一個音樂播放器中的歌曲信息（歌曲名稱、歌手、專輯、時長等），并實現(xiàn)歌曲的播放、暫停、上一首、下一首和搜索功能。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某旅游預訂平臺需要管理酒店的房間信息、預訂狀態(tài)和價格。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠快速地查詢可預訂房間、處理預訂操作，并根據(jù)預訂情況動態(tài)調(diào)整價格。2、（本題10分）某學校的選課系統(tǒng)需要管理課程、教師、學生選課信息和課程容量等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，實現(xiàn)課程的開設(shè)、學生選課、退課和課程容