蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)大學(xué)《數(shù)據(jù)科學(xué)與實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第2頁，共2頁蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)大學(xué)

《數(shù)據(jù)科學(xué)與實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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)圖像處理中的顏色空間轉(zhuǎn)換模塊，能夠在不同顏色模型之間進(jìn)行準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換，進(jìn)行誤差分析。2、設(shè)計(jì)一個(gè)直流穩(wěn)壓電源電路，輸出電壓為5V、12V和24V可選，最大輸出電流為2A。3、設(shè)計(jì)一個(gè)程控衰減器，衰減量可在0至60dB范圍內(nèi)程控調(diào)節(jié)，精度為1dB，給出電路實(shí)現(xiàn)和控制邏輯。4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號處理的語音增強(qiáng)系統(tǒng)，能夠在噪聲環(huán)境下提高語音的清晰度和可懂度。5、根據(jù)數(shù)字信號處理理論，設(shè)計(jì)一個(gè)圖像去模糊系統(tǒng)，能夠恢復(fù)模糊圖像的清晰細(xì)節(jié)。6、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的數(shù)字時(shí)鐘電路，使用數(shù)碼管顯示時(shí)間，具備小時(shí)、分鐘和秒的顯示功能，同時(shí)能夠通過按鍵進(jìn)行時(shí)間的調(diào)整和設(shè)置。7、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的機(jī)器人手臂控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動控制，包括電機(jī)驅(qū)動和位置反饋控制，闡述控制算法和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。8、棧和隊(duì)列在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)中有廣泛的應(yīng)用。以下關(guān)于棧和隊(duì)列應(yīng)用場景的描述，錯誤的是：（）A.?？梢杂糜诒磉_(dá)式求值、函數(shù)調(diào)用等B.隊(duì)列可以用于實(shí)現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索、任務(wù)調(diào)度等C.棧和隊(duì)列不能同時(shí)用于一個(gè)程序中，會導(dǎo)致沖突D.棧和隊(duì)列可以用于實(shí)現(xiàn)遞歸算法的非遞歸形式9、設(shè)計(jì)一個(gè)5V轉(zhuǎn)1.8V的DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器，輸出電流不小于1A，效率達(dá)到90%以上，給出原理圖和元件選型。10、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以動態(tài)調(diào)整大小并且能夠快速查找最大元素的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展和修改可能是最合適的？（）A.最大堆B.最小堆C.鏈表D.數(shù)組11、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻濾波器數(shù)字控制與自動切換電路，能夠通過數(shù)字信號處理器（DSP）精確控制濾波器參數(shù)，并根據(jù)輸入音頻信號自動切換濾波器。12、運(yùn)用電子電路知識，設(shè)計(jì)一個(gè)用于電動汽車充電樁的電源模塊，提供穩(wěn)定的直流輸出。13、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽能熱水器控制器電路，能夠根據(jù)水溫自動控制加熱和保溫，并且具有水位顯示和缺水報(bào)警功能。14、快速排序是一種高效的排序算法。關(guān)于快速排序的原理和性能，以下敘述錯誤的是（）A.快速排序通過選擇一個(gè)基準(zhǔn)元素，將待排序序列分為兩部分B.快速排序在平均情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)C.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)D.快速排序是一種穩(wěn)定的排序算法15、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作中，可能會出現(xiàn)時(shí)間和空間的權(quán)衡。以下關(guān)于時(shí)間和空間權(quán)衡的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.有時(shí)候?yàn)榱颂岣卟僮鞯臅r(shí)間效率，可能需要犧牲一些存儲空間，例如使用緩存來加速數(shù)據(jù)訪問B.某些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在節(jié)省空間的同時(shí)，可能會導(dǎo)致操作的時(shí)間復(fù)雜度增加，例如壓縮存儲的數(shù)組C.在任何情況下，都應(yīng)該優(yōu)先考慮時(shí)間效率，而忽略空間的消耗，因?yàn)闀r(shí)間往往比空間更寶貴D.時(shí)間和空間的權(quán)衡需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景和需求來決定，沒有絕對的最優(yōu)策略二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）深入解釋在具有n個(gè)頂點(diǎn)的有向圖中，如何計(jì)算頂點(diǎn)的強(qiáng)連通分量的個(gè)數(shù)，并給出有效的算法和代碼示例。2、（本題5分）解釋如何在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的無向圖中判斷是否存在自環(huán)。3、（本題5分）論述伸展樹在處理隨機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)的性能表現(xiàn)和優(yōu)化措施。4、（本題5分）詳細(xì)說明如何利用隊(duì)列實(shí)現(xiàn)層次遍歷二叉樹，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在一個(gè)在線游戲中，玩家的角色信息需要被實(shí)時(shí)更新和存儲。角色信息包括角色I(xiàn)D、角色名、等級、經(jīng)驗(yàn)值、裝備列表、技能列表等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些角色數(shù)據(jù)，以便能夠快速查詢角色的詳細(xì)信息、按照等級進(jìn)行排序、更新角色的經(jīng)驗(yàn)值和裝備，并處理多個(gè)玩家同時(shí)進(jìn)行的操作。2、（本題5分）某在線考試系統(tǒng)需要記錄考生的考試信息，包括考生ID、考試科目、考試時(shí)間、答題情況、成績等。請?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些考試數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)快速查詢考生成績、按科目統(tǒng)計(jì)平均分、分析答題情況，并支持新考試的安排和舊考試數(shù)據(jù)的歸檔。3、（本題5分）一個(gè)在線招聘系統(tǒng)需要管理職位信息，包括職位編號、職位名稱、工作地點(diǎn)、薪資范圍、招聘人數(shù)等。系統(tǒng)要支持快速查找特定職位、按照薪資范圍對職位進(jìn)行排序、新增職位、修改職位信息、關(guān)閉招聘職位。請確定恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能優(yōu)化策略。4、（本題5分）一個(gè)倉庫的貨物分類管理系統(tǒng)需要對不同類型的貨物進(jìn)行分類存儲和管理，包括貨物編號、貨物名稱、貨物類別、貨物數(shù)量、存放位置等信息。系統(tǒng)要支持快速查找特定類別貨物、按照貨物數(shù)量對貨物進(jìn)行排序、新增貨物類別、修改貨物信息、刪除貨物。請選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說明算法和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能分析。5、（本題5分）一個(gè)在線點(diǎn)餐系統(tǒng)需要記錄菜品信息和訂單信息。菜品包括菜品ID、菜品名稱、價(jià)格、圖片、描述等，訂單包括訂單ID、用戶ID、菜品列表、總價(jià)、下單時(shí)間等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些數(shù)據(jù)，能夠快速查詢菜品、生成訂單、更新訂單狀態(tài)，并統(tǒng)計(jì)每種菜品的銷售數(shù)量。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在一個(gè)有向圖中找出所有能夠到達(dá)指定終點(diǎn)的起點(diǎn)。2、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，用于管理一個(gè)城市的公