江西工業(yè)職業(yè)技術學院《數據科學與應用》2023-2024學年第一學期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁江西工業(yè)職業(yè)技術學院《數據科學與應用》

2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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、設計一個基于ZigBee技術的智能農業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能夠實時監(jiān)測土壤濕度、溫度、酸堿度等參數。2、歸并排序是一種基于分治思想的排序算法。以下關于歸并排序的描述，不正確的是（）A.將數組不斷分成兩半，分別排序后再合并B.歸并排序的時間復雜度始終為O(nlog?n)C.歸并排序是一種穩(wěn)定的排序算法D.歸并排序的空間復雜度較高，為O(n)3、設計一個數字音頻處理中的音頻特效生成和控制模塊，分析特效的多樣性和可控性。4、設計一個基于無線通信技術的智能環(huán)境監(jiān)測站，能夠監(jiān)測溫度、濕度、氣壓、風速等多種環(huán)境參數。5、設計一個太陽能路燈控制器智能管理與節(jié)能優(yōu)化電路，能夠實現路燈的智能管理和節(jié)能優(yōu)化，提高能源利用效率。6、設計一個數字存儲示波器觸發(fā)與存儲優(yōu)化電路，能夠提高示波器的觸發(fā)準確性和存儲效率。7、設計一個高頻射頻放大器電路，工作頻率在5GHz，增益大于20dB，給出電路結構和穩(wěn)定性分析。8、在樹型數據結構中，二叉樹是一種重要的類型。關于二叉樹的性質，以下正確的是：（）A.一棵深度為k的滿二叉樹，其節(jié)點總數為2^k-1B.二叉樹的中序遍歷結果是節(jié)點值的升序排列（假設節(jié)點值為整數）C.任何一棵二叉樹，其葉子節(jié)點數一定等于度為2的節(jié)點數加1D.二叉樹的前序遍歷和后序遍歷結果一定不同9、設計一個電子秤數據傳輸與加密電路，能夠將電子秤的測量數據安全地傳輸到其他設備，并進行加密保護。10、利用數字電路技術，設計一個自動售貨機的控制系統(tǒng)，實現商品選擇、支付和出貨功能。11、設計一個基于FPGA的圖像增強系統(tǒng)，能夠對圖像進行對比度增強、亮度調整等操作。12、并查集是一種用于處理集合合并和查詢的數據結構。對于并查集的操作，以下描述哪一項是不正確的？（）A.可以快速判斷兩個元素是否屬于同一個集合B.合并兩個集合的操作時間復雜度為O(n)，其中n是集合中的元素數量C.通過路徑壓縮和按秩合并等優(yōu)化方法可以提高并查集的效率D.并查集常用于解決圖的連通性問題和動態(tài)集合管理問題13、設計一個基于運算放大器的積分器電路，積分時間常數可調，輸入信號頻率范圍為0-100Hz。14、利用通信原理知識，設計一個無線數據傳輸系統(tǒng)，能夠在一定距離內穩(wěn)定傳輸數字信號，具備抗干擾和糾錯能力，且傳輸速率達到特定要求。15、考慮一個在線游戲排行榜系統(tǒng)，需要實時更新玩家的得分和排名，并能夠快速地獲取前幾名玩家的信息。對于這樣的需求，以下哪種數據結構和算法的結合是最恰當的？（）A.快速排序和數組，實現得分排序和排名更新B.歸并排序和鏈表，處理玩家得分數據C.插入排序和棧，更新玩家排名D.堆排序和優(yōu)先隊列，高效維護排行榜16、設計一個基于單片機的智能家居控制系統(tǒng)，能夠實現對燈光、窗簾、空調等設備的遠程控制和智能管理。17、在圖這種數據結構中，鄰接矩陣和鄰接表是兩種常見的存儲方式。假設一個圖的頂點數量很多，但邊的數量相對較少。為了節(jié)省存儲空間，以下哪種存儲方式可能更優(yōu)（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.十字鏈表D.都一樣，沒有區(qū)別18、設計一個基于霍爾效應的磁場測量儀，能夠測量0-1T的磁場強度，精度達到0.01T。19、對于一個順序存儲的線性表，要在表頭插入一個新元素，需要移動的元素個數為？（）A.0B.1C.nD.n-120、設計一個基于單片機的智能家電控制系統(tǒng)，能夠通過手機APP遠程控制家電的開關和工作模式。21、根據傳感器原理，設計一個用于氣象監(jiān)測的風速風向測量系統(tǒng)，能夠實時準確地測量風速和風向。22、在數據結構的應用場景中，假設我們正在開發(fā)一個在線圖書館管理系統(tǒng)，需要高效地存儲和檢索大量的圖書信息，包括書名、作者、出版年份、分類等。為了能夠快速根據書名或作者查找特定的圖書，同時能夠方便地按照出版年份進行排序和瀏覽，以下哪種數據結構最適合用于存儲這些圖書數據？（）A.數組B.鏈表C.二叉搜索樹D.哈希表23、在數據結構的選擇中，需要根據具體的應用場景和性能要求進行決策。假設我們要設計一個數據存儲方案。以下關于數據結構選擇的描述，哪一項是不準確的？（）A.如果需要頻繁進行插入和刪除操作，且對查找效率要求不高，可以選擇鏈表B.如果數據量較大且需要高效的查找和排序，二叉搜索樹是一個較好的選擇C.對于需要支持范圍查詢的數據，B+樹通常比二叉搜索樹更合適D.無論什么情況，選擇數據結構時只考慮操作的時間復雜度，不需要考慮空間復雜度24、設計一個基于ZigBee技術的智能電表抄表系統(tǒng)，實現遠程自動抄表和數據統(tǒng)計分析。25、設計一個音頻功率放大器的散熱系統(tǒng)，保證放大器在高功率輸出時的穩(wěn)定工作，給出散熱系統(tǒng)的設計和熱分析。26、根據傳感器技術，設計一個用于農業(yè)溫室的環(huán)境參數監(jiān)測系統(tǒng)，包括溫度、濕度、光照和二氧化碳濃度等。27、使用集成電路設計一個ADC轉換器，給出轉換精度、速度和功耗等性能指標，并進行電路實現。28、圖的廣度優(yōu)先搜索使用隊列來實現，在搜索過程中，以下哪個操作是關鍵的？（）A.入隊未訪問的鄰接頂點B.出隊當前頂點C.標記已訪問的頂點D.以上操作都很關鍵29、設計一個基于單片機的智能門禁系統(tǒng)，能夠通過指紋識別、密碼輸入或刷卡方式進行身份驗證，控制門的開關。30、字符串在計算機程序中經常被處理，也有相應的數據結構和操作。以下關于字符串的存儲和操作，錯誤的是：（）A.字符串可以采用定長數組存儲，也可以采用動態(tài)分配的字符指針存儲B.字符串的比較操作可以逐個字符比較，也可以使用庫函數直接比較C.字符串的拼接操作通常需要重新分配內存空間，以容納拼接后的結果D.字符串的查找操作只能從字符串的開頭開始，不能從中間位置開始二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個健身房管理系統(tǒng)需要記錄會員的信息、鍛煉計劃、課程預約和消費記錄。設計數據結構來優(yōu)化會員管理和服務提供。2、（本題5分）一個學校的教材管理系統(tǒng)需要存儲教材的信息，包括教材編號、教材名稱、作者、出版社、庫存數量、已預訂數量等。系統(tǒng)要支持快速查找特定教材、按照庫存數量對教材進行排序、新增教材采購、修改預訂數量、刪除不再使用的教材。請確定恰當的數據結構，并詳細闡述算法和代碼實現，以及性能優(yōu)化策略。3、（本題5分）在一個在線游戲中，玩家的角色信息需要被實時更新和存儲。角色信息包括角色ID、角色名、等級、經驗值、裝備列表、技能列表等。設計一種數據結構來存儲這些角色數據，以便能夠快速查詢角色的詳細信息、按照等級進行排序、更新角色的經驗值和裝備，并處理多個玩家同時進行的操作。4、（本題5分）一個視頻網站需要對用戶的觀看歷史和偏好進行分析，以提供個性化的推薦。用戶的觀看歷史以字典樹的形式存儲。請設計算法實現以下功能：（1）根據用戶的觀看歷史推薦相關視頻；（2）統(tǒng)計用戶觀看某類視頻的次數；（3）更新用戶的觀看歷史；（4）處理大量用戶數據時，如何優(yōu)化字典樹的存儲和查詢效率。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。5、（本題5分）某城市的公共自行車租賃管理系統(tǒng)需要存儲自行車的信息，如自行車編號、租賃點編號、是否可用、租賃時間、歸還時間等。系統(tǒng)要能夠快速查找可用自行車、按照租賃時間對自行車進行排序、記錄自行車的租賃和歸還操作、統(tǒng)計租賃次數。請設計合理的數據結構和算法，并提供代碼實現和性能分析。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋如何對一個數組進行快速選擇操作（如選擇第k大的元素），給出算法步驟和實現代碼，并分析其平均時間復雜度。2、（本題5分）深入解釋在具有n個頂點的帶權有向圖中，如何使用迪杰斯特拉（Dijkstra）算法求解單源最短路徑，并分析其時間復雜度和空間復雜度。3、（本題5分）論述如何在一個有向圖中計算強連通分量，給出具體的算法步驟。4、（本題5分）論述在廣度優(yōu)