青島工程職業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)科學(xué)導(dǎo)論》2023-2024學(xué)年第一學(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2頁(yè)，共2頁(yè)青島工程職業(yè)學(xué)院

《數(shù)據(jù)科學(xué)導(dǎo)論》2023-2024學(xué)年第一學(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)基于數(shù)字溫度傳感器的溫度控制系統(tǒng)，通過控制加熱或制冷設(shè)備，使環(huán)境溫度保持在設(shè)定范圍內(nèi)。2、根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線對(duì)講機(jī)系統(tǒng)，能夠在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)清晰的語(yǔ)音通信。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙的智能手環(huán)，能夠監(jiān)測(cè)心率、運(yùn)動(dòng)步數(shù)和睡眠質(zhì)量，并通過手機(jī)APP顯示，描述硬件和軟件設(shè)計(jì)。4、基于通信加密技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)加密傳輸系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性和保密性。5、設(shè)計(jì)一個(gè)低通濾波器電路，截止頻率為1kHz，通帶增益為0dB，阻帶衰減不小于40dB，用于濾除高頻噪聲。6、在二叉樹的遍歷中，先序遍歷、中序遍歷和后序遍歷是三種常見的方式。若已知一棵二叉樹的先序遍歷和中序遍歷序列，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.可以唯一確定這棵二叉樹B.能夠推導(dǎo)出后序遍歷序列C.不能確定該二叉樹的高度D.無(wú)法確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)的具體位置7、設(shè)計(jì)一個(gè)直流無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和位置控制，包括驅(qū)動(dòng)電路和控制策略。8、設(shè)計(jì)一個(gè)電子血壓計(jì)電路，能夠測(cè)量人體血壓，測(cè)量精度為±3mmHg，并且具有顯示和存儲(chǔ)功能。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的智能工廠環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度、濕度、粉塵濃度等環(huán)境參數(shù)。10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能車庫(kù)門控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)車庫(kù)門的自動(dòng)開關(guān)、遠(yuǎn)程控制和防夾保護(hù)功能。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于計(jì)數(shù)器的定時(shí)器系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)定時(shí)啟動(dòng)、停止和定時(shí)時(shí)間的設(shè)定功能。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光纖通信的高速數(shù)據(jù)中心互聯(lián)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)大量數(shù)據(jù)的快速傳輸和低延遲。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能路燈控制系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境光照和時(shí)間自動(dòng)控制路燈的開關(guān)和亮度調(diào)節(jié)。14、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）音頻與視頻處理電路，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)音頻和視頻的處理功能，如音頻混音和視頻壓縮等。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像增強(qiáng)系統(tǒng)，能夠提高圖像的對(duì)比度和亮度，說(shuō)明算法和硬件實(shí)現(xiàn)。二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)論述在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的有向圖中，如何進(jìn)行最短路徑的更新操作。2、（本題5分）闡述哈夫曼編碼的原理和構(gòu)建過程，分析其在數(shù)據(jù)壓縮中的效果和優(yōu)勢(shì)，并舉例說(shuō)明其應(yīng)用。3、（本題5分）詳細(xì)闡述在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)和e條邊的帶權(quán)有向圖中，如何使用迪杰斯特拉算法求解單源最短路徑問題。4、（本題5分）分析在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，如何利用棧和隊(duì)列實(shí)現(xiàn)圖的遍歷。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)在線課程平臺(tái)的作業(yè)管理系統(tǒng)需要記錄作業(yè)信息、學(xué)生提交情況和教師批改情況。作業(yè)信息包括作業(yè)ID、課程ID、作業(yè)內(nèi)容、截止時(shí)間，學(xué)生提交情況包括學(xué)生ID、作業(yè)ID、提交時(shí)間、提交內(nèi)容，教師批改情況包括作業(yè)ID、批改時(shí)間、批改分?jǐn)?shù)、評(píng)語(yǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理作業(yè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)的發(fā)布、提交、批改、查詢，并統(tǒng)計(jì)學(xué)生的作業(yè)完成情況。2、（本題5分）一個(gè)在線投票系統(tǒng)需要對(duì)投票項(xiàng)目和投票人的選擇進(jìn)行管理。投票項(xiàng)目信息包括項(xiàng)目編號(hào)、項(xiàng)目名稱、選項(xiàng)等，投票人信息包括投票人編號(hào)、選擇的選項(xiàng)等。這些信息以線段樹的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）統(tǒng)計(jì)某個(gè)投票項(xiàng)目各個(gè)選項(xiàng)的票數(shù)；（2）新增一個(gè)投票項(xiàng)目；（3）修改投票人的選擇；（4）查詢票數(shù)最多的選項(xiàng)。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）某城市的公交路線管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)公交路線的信息，如路線編號(hào)、起點(diǎn)站、終點(diǎn)站、途經(jīng)站點(diǎn)、發(fā)車時(shí)間等。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)快速查找特定路線、按照路線長(zhǎng)度對(duì)路線進(jìn)行排序、新增和刪除路線、修改路線的發(fā)車時(shí)間等功能。請(qǐng)確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)描述算法設(shè)計(jì)和代碼實(shí)現(xiàn)，同時(shí)分析其時(shí)間和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）假設(shè)一個(gè)在線投票系統(tǒng)需要記錄投票主題、選項(xiàng)和投票人的投票情況。投票主題包括主題ID、主題名稱、開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間，選項(xiàng)包括選項(xiàng)ID、主題ID、選項(xiàng)內(nèi)容，投票情況包括投票人ID、主題ID、選項(xiàng)ID。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，能夠快速統(tǒng)計(jì)每個(gè)選項(xiàng)的票數(shù)、查詢投票結(jié)果、防止重復(fù)投票，并在投票結(jié)束后生成投票報(bào)告。5、（本題5分）在一個(gè)在線視頻平臺(tái)中，需要管理視頻信息、用戶觀看歷史、視頻評(píng)論和點(diǎn)贊等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些信息，支持視頻的上傳、刪除、查找和播放，用戶觀看歷史的記錄，視頻評(píng)論的管理和點(diǎn)贊數(shù)的統(tǒng)計(jì)，并能夠根據(jù)用戶行為推薦相關(guān)視頻。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)Trie樹結(jié)構(gòu)，用于存儲(chǔ)單詞并實(shí)現(xiàn)查找、插入和刪除操作，測(cè)試其性能。2、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)哈希表，處理沖突采用鏈地址法，實(shí)現(xiàn)插入、查找和刪除操作，并分析其性能。3、（本題10分