南京師范大學《數(shù)據(jù)科學與工程引論》2023-2024學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第2頁，共2頁南京師范大學

《數(shù)據(jù)科學與工程引論》2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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、平衡二叉樹是為了改進二叉搜索樹在某些情況下性能不佳而提出的。以下關于平衡二叉樹的描述，正確的是（）A.平衡二叉樹的左右子樹高度差一定不超過1B.插入和刪除操作不會破壞平衡二叉樹的平衡性C.平衡二叉樹的查找效率一定高于二叉搜索樹D.所有的平衡二叉樹都是完全二叉樹2、設計一個太陽能充電控制器，能夠對12V的蓄電池進行充電管理，實現(xiàn)過充、過放保護，描述電路原理和控制策略。3、設計一個數(shù)字信號處理系統(tǒng)，能夠對語音信號進行降噪處理，給出系統(tǒng)的硬件架構和軟件算法實現(xiàn)。4、設計一個用于醫(yī)療成像設備的信號采集系統(tǒng)，如CT、MRI等，能夠實現(xiàn)高速、高精度的數(shù)據(jù)采集，給出系統(tǒng)架構和接口設計。5、AVL樹是一種平衡二叉搜索樹。假設我們正在使用一個AVL樹。以下關于AVL樹的描述，哪一項是不準確的？（）A.AVL樹通過旋轉操作保持左右子樹的高度差不超過1，從而保證平衡B.插入和刪除節(jié)點后，可能需要進行多次旋轉操作來恢復AVL樹的平衡C.AVL樹的查找、插入和刪除操作的時間復雜度在最壞情況下均為O(logn)D.AVL樹的空間復雜度比普通二叉搜索樹高很多，不適合在內存受限的環(huán)境中使用6、設計一個基于PLC的物料混合控制系統(tǒng)，能夠按照設定的比例自動混合多種物料。7、設計一個基于微波技術的車載雷達測速系統(tǒng)，能夠準確測量車輛行駛速度。8、設計一個基于數(shù)字鎖相環(huán)和頻率合成器的通信信號源，產(chǎn)生穩(wěn)定的、頻率可調的通信信號。9、設計一個基于ARM處理器的智能家居控制系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)對燈光、窗簾、空調等設備的遠程控制和智能調節(jié)，說明系統(tǒng)架構和通信協(xié)議。10、設計一個簡單的數(shù)字通信系統(tǒng)的同步模塊，實現(xiàn)位同步、幀同步等功能，闡述同步模塊的設計和性能測試。11、隊列可以用于實現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索算法，以下關于隊列在該算法中的作用，描述不正確的是：（）A.隊列用于存儲待擴展的節(jié)點，按照先進先出的順序進行擴展B.隊列可以保證搜索的廣度優(yōu)先性，即先訪問距離起始節(jié)點近的節(jié)點C.隊列在搜索過程中不需要進行任何操作，只在開始和結束時使用D.隊列的容量大小對搜索的效率和結果沒有影響12、運用集成電路工藝，設計一款用于手機的電源管理芯片，具備充電管理、電量監(jiān)測和過壓保護等功能。13、在數(shù)據(jù)結構的性能評估中，除了時間復雜度和空間復雜度，平均情況下的性能也是重要的考慮因素。假設一個數(shù)據(jù)結構在大多數(shù)情況下操作效率很高，但在某些特殊輸入下性能急劇下降。以下關于這種數(shù)據(jù)結構的評價，哪個是合理的（）A.是一種優(yōu)秀的數(shù)據(jù)結構，因為大多數(shù)情況性能好B.不是一種好的數(shù)據(jù)結構，因為存在性能瓶頸C.需要根據(jù)具體應用場景來判斷其優(yōu)劣D.以上評價都不準確14、設計一個基于FPGA的視頻圖像增強系統(tǒng)，能夠對輸入的視頻圖像進行對比度增強、亮度調整等處理。15、二叉樹是一種重要的數(shù)據(jù)結構，具有多種遍歷方式。假設存在一個二叉樹，其先序遍歷的結果是ABDECF，中序遍歷的結果是DBEAFC。請問該二叉樹的后序遍歷結果是什么？（）A.DEBFCAB.DBEFCAC.DEBCFAD.DFEBCA16、設計一個基于光電傳感器的自動門控制系統(tǒng)，當檢測到有人靠近時自動開門，一段時間后自動關門。17、在排序算法中，冒泡排序是一種簡單的排序方法。以下關于冒泡排序的描述，不正確的是（）A.每次比較相鄰的兩個元素，將較大的元素向后移動B.經(jīng)過n-1輪比較，就可以將數(shù)組排序完成C.冒泡排序的時間復雜度為O(n2)，在所有情況下性能都較差D.冒泡排序是一種穩(wěn)定的排序算法18、設計一個基于STM32的無人機飛行控制系統(tǒng)，實現(xiàn)姿態(tài)穩(wěn)定、高度控制和航線規(guī)劃，給出系統(tǒng)組成和控制算法。19、設計一個基于單片機的智能小車控制系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)小車的自動避障、循跡和遠程控制功能。20、設計一個基于ZigBee技術的智能路燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境光照和時間自動調節(jié)路燈亮度。二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細闡述如何使用歸并排序算法對一個具有n個元素的數(shù)組進行排序，給出算法步驟和時間復雜度分析。2、（本題5分）說明在一個具有n個頂點和e條邊的帶權有向圖中，如何使用A*算法進行啟發(fā)式搜索，并分析算法的性能和適用場景。3、（本題5分）論述在二叉樹的序列化和反序列化中，如何將二叉樹轉換為字符串并恢復。4、（本題5分）詳細說明如何在二叉搜索樹中查找一個特定的值，以及插入和刪除節(jié)點的操作過程。5、（本題5分）論述在動態(tài)規(guī)劃的狀態(tài)定義中，如何準確捕捉問題的本質特征以建立有效的狀態(tài)轉移方程。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個數(shù)據(jù)結構和算法，用于存儲和管理一個學校圖書館的圖書信息，包括書名、作者、ISBN號、館藏數(shù)量等，并實現(xiàn)圖書的查找、借閱和歸還功能。2、（本題5分）設計一個算法，在一個有向圖中找出所有以指定頂點為終點的路徑。3、（本題5分）設計一個程序，使用歸并排序算法對給定的數(shù)組進行排序，輸出排序后的數(shù)組。4、（本題5分）設計一個程序，在有序數(shù)組中進行二分查找的非遞歸實現(xiàn)，查找特定元素，輸出查找結果。5、（本題5分）設計一個程序，使用Kruskal算法構建給定無向圖的最小生成樹，輸出生成樹的邊。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在一個大型企業(yè)的項目管理系統(tǒng)中，需要管理項目信息、任務分配、員工工作進度和項目資源等。設計一種數(shù)據(jù)結構來存儲這些信息，支持項目的創(chuàng)建、修改和刪除，任務的分配和跟蹤，員工工作進度的更新和項目資源的調配，并能夠及時發(fā)現(xiàn)項目中的風險和問題。2、（本題10分）一個健身房的會員管理系統(tǒng)需要存儲會員信息，如會員編號、會員姓名、會員類型、會員期限、消費記錄等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定會員、按照消費金額對會員進行排序、新增會員、修改會員信息以及刪除會員。請設計合理的數(shù)據(jù)結構和算法，并提供代碼實現(xiàn)和性能分析。3、（本題10分）一個在線訂餐平臺的廚房