西安信息職業(yè)大學《數(shù)據(jù)科學與工程導論》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《數(shù)據(jù)科學與工程導論》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批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、設計一個數(shù)字頻率合成器擴展電路，能夠增加頻率合成器的輸出頻率范圍和精度，并且具有相位調(diào)制功能。2、設計一個數(shù)字頻率計高精度電路，能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的頻率測量，精度達到±0.01Hz。3、設計一個基于模擬移相器的相位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對輸入信號相位的連續(xù)調(diào)節(jié)。4、根據(jù)傳感器技術，設計一個用于環(huán)境監(jiān)測的空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)，能夠檢測多種污染物的濃度。5、對于一個具有n個節(jié)點的完全二叉樹，其葉子節(jié)點的個數(shù)大約為？（）A.n/2B.n/4C.log2nD.n/2-16、在數(shù)據(jù)結(jié)構中，堆通常用于實現(xiàn)優(yōu)先隊列。假設需要構建一個最大堆，以下關于堆的調(diào)整操作，哪個是關鍵的步驟（）A.從根節(jié)點開始，比較每個節(jié)點與其子節(jié)點的值B.從葉子節(jié)點開始，向上調(diào)整節(jié)點的位置C.隨機選擇節(jié)點進行比較和調(diào)整D.不需要進行調(diào)整，初始構建就是正確的7、設計一個數(shù)字音頻編碼和解碼系統(tǒng)，采用特定的編碼算法，比較編碼前后的音頻質(zhì)量和數(shù)據(jù)壓縮率。8、在一個操作系統(tǒng)的進程調(diào)度中，多個進程需要競爭CPU資源，系統(tǒng)根據(jù)進程的優(yōu)先級和等待時間進行調(diào)度。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構可以有效地管理進程的狀態(tài)和信息？（）A.紅黑樹，平衡存儲進程數(shù)據(jù)B.鏈表，簡單記錄進程順序C.數(shù)組，按固定順序存儲進程D.堆，根據(jù)優(yōu)先級調(diào)整進程位置9、設計一個音頻信號頻譜分析儀，能夠顯示音頻信號的頻譜圖，給出硬件設計和頻譜分析算法。10、設計一個電子秤電路，能夠測量物體的重量，測量范圍為0kg到10kg，精度為±0.01kg。11、設計一個數(shù)字頻率計，采用直接計數(shù)法，測量范圍為1Hz至10MHz，給出系統(tǒng)方案和誤差分析。12、設計一個無線通信收發(fā)系統(tǒng)，工作在特定頻段，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸，考慮發(fā)射功率、接收靈敏度和抗干擾能力等因素。13、設計一個基于NFC技術的近場通信系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和支付功能，說明系統(tǒng)組成和安全機制。14、設計一個基于微控制器的智能小車控制系統(tǒng)，實現(xiàn)小車的自動避障、循跡和速度控制等功能。15、設計一個基于PLC的污水處理廠曝氣池控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對曝氣強度和時間的精確控制。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋如何在一個有序鏈表中查找中位數(shù)節(jié)點。2、（本題5分）在一個具有n個元素的雙向循環(huán)鏈表中，如何實現(xiàn)將鏈表按照特定規(guī)則進行分割，給出算法步驟和時間復雜度分析。3、（本題5分）鏈表的合并操作有哪些方法？請詳細描述一種方法的實現(xiàn)過程。4、（本題5分）對于一個用哈希表存儲的整數(shù)集合，解釋如何實現(xiàn)集合的交集、并集和差集運算，給出算法思路和時間復雜度分析。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在一個電商平臺的商品推薦系統(tǒng)中，需要根據(jù)用戶的瀏覽歷史、購買記錄和相似用戶的行為來為用戶推薦商品。請設計數(shù)據(jù)結(jié)構來存儲這些數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)推薦算法，能夠快速為用戶生成準確的商品推薦列表，同時考慮實時更新和個性化需求。2、（本題5分）一個大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要對數(shù)據(jù)進行快速檢索和排序。數(shù)據(jù)以紅黑樹的形式存儲。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）插入一條新的數(shù)據(jù)記錄；（2）刪除一條指定的數(shù)據(jù)記錄；（3）按照某個字段對數(shù)據(jù)進行排序并輸出；（4）查找某個范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)記錄。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。3、（本題5分）一家物流公司的配送中心需要管理貨物的配送信息，包括配送單號、貨物信息、收件人信息、配送員信息、配送狀態(tài)、預計送達時間等。設計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構來存儲配送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)配送信息的快速查詢、狀態(tài)更新、人員調(diào)度，并統(tǒng)計按時送達率。4、（本題5分）某金融機構需要對客戶的交易記錄進行分析，以檢測異常交易行為。交易記錄包括交易時間、金額、交易類型等。設計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構和算法，能夠快速地篩選出異常交易，并進行風險評估。5、（本題5分）某高校的選課系統(tǒng)需要處理學生的選課操作，確保課程容量不超員，同時滿足學生的選課需求。設計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構和算法，實現(xiàn)選課過程的高效管理。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設計一個程序，使用鏈表實現(xiàn)棧和隊列的混合數(shù)據(jù)結(jié)構，支持特定的操作需求。2、（本題10分）研究線段樹在區(qū)間求和操作中的更新策