河北石油職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第2頁，共2頁河北石油職業(yè)技術(shù)學(xué)院

《數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______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、考慮一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的路由表存儲(chǔ)，其中包含目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址和對(duì)應(yīng)的下一跳信息。為了能夠快速查找路由表以確定數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.二叉樹，按地址大小排序存儲(chǔ)B.哈希表，通過地址計(jì)算索引C.鏈表，順序存儲(chǔ)路由信息D.Trie樹（字典樹），高效匹配網(wǎng)絡(luò)地址2、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）視頻處理電路，能夠?qū)崿F(xiàn)視頻的壓縮、解碼等處理功能。3、設(shè)計(jì)一個(gè)用于工業(yè)自動(dòng)化的視覺檢測(cè)系統(tǒng)，能夠檢測(cè)產(chǎn)品的缺陷和尺寸，說明系統(tǒng)硬件組成和圖像處理算法。4、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于音頻設(shè)備的音頻均衡器，可調(diào)節(jié)不同頻段的音頻增益。5、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻均衡器參數(shù)自動(dòng)調(diào)整與存儲(chǔ)電路，能夠根據(jù)輸入音頻信號(hào)自動(dòng)調(diào)整均衡器參數(shù)，并將參數(shù)存儲(chǔ)起來供下次使用。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的圖像壓縮與解壓縮系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖像的高效存儲(chǔ)和傳輸。7、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字圖像處理中的圖像壓縮算法，如JPEG，實(shí)現(xiàn)圖像的高效壓縮，比較壓縮前后的圖像質(zhì)量。8、設(shè)計(jì)一個(gè)集成電路制造中光刻膠的選擇和涂覆工藝優(yōu)化方案，提高光刻質(zhì)量。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬比較器和定時(shí)器的脈沖寬度測(cè)量系統(tǒng)，能夠測(cè)量脈沖的寬度。10、設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的小型路由器，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，配置相關(guān)路由協(xié)議。11、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)文本編輯器中的撤銷和重做功能，需要能夠高效地存儲(chǔ)操作歷史，并支持快速的回退和前進(jìn)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最佳選擇？（）A.數(shù)組，存儲(chǔ)固定數(shù)量的操作歷史，擴(kuò)展困難B.雙向鏈表，方便在兩端進(jìn)行插入和刪除操作，適合存儲(chǔ)操作歷史C.樹，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不太適合存儲(chǔ)簡(jiǎn)單的操作歷史D.哈希表，查找效率高，但不便于維護(hù)操作的順序12、利用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動(dòng)控制。13、考慮到一個(gè)文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)管理，需要快速查找、插入和刪除文件和文件夾，并能夠方便地遍歷整個(gè)目錄層次。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合用于實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)？（）A.三叉樹B.四叉樹C.N叉樹D.線段樹14、二叉搜索樹在數(shù)據(jù)查找和排序中有廣泛應(yīng)用。假設(shè)我們正在維護(hù)一個(gè)二叉搜索樹。以下關(guān)于二叉搜索樹的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.插入操作時(shí)，通過比較節(jié)點(diǎn)值找到合適的位置插入新節(jié)點(diǎn)，保持二叉搜索樹的性質(zhì)B.查找操作的時(shí)間復(fù)雜度在平均情況下為O(logn)，但在最壞情況下可能退化為O(n)C.刪除操作相對(duì)復(fù)雜，需要根據(jù)被刪除節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)情況進(jìn)行不同的處理D.只要按照一定的順序插入節(jié)點(diǎn)，二叉搜索樹就一定是平衡的，不需要進(jìn)行平衡調(diào)整15、在查找算法中，順序查找適用于各種情況。以下關(guān)于順序查找的描述，不正確的是：（）A.順序查找從數(shù)組的第一個(gè)元素開始，依次比較每個(gè)元素B.順序查找的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)C.順序查找適用于有序和無序的數(shù)組D.順序查找在元素較多的情況下效率很高二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）論述在AVL樹中，插入操作導(dǎo)致失衡后，如何進(jìn)行單旋轉(zhuǎn)和雙旋轉(zhuǎn)調(diào)整。2、（本題5分）解釋二叉搜索樹的概念和特點(diǎn)，分析其查找、插入和刪除操作的時(shí)間復(fù)雜度，并討論如何保持其平衡性。3、（本題5分）解釋如何在一個(gè)具有n個(gè)元素的有序數(shù)組中，進(jìn)行二分查找的遞歸實(shí)現(xiàn)，并分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）闡述后綴樹的構(gòu)建和應(yīng)用，如在字符串模式匹配中的高效性。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)健身房管理系統(tǒng)需要記錄會(huì)員的信息、鍛煉計(jì)劃、課程預(yù)約和消費(fèi)記錄。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來優(yōu)化會(huì)員管理和服務(wù)提供。2、（本題5分）一個(gè)在線游戲的排行榜系統(tǒng)需要對(duì)玩家的得分進(jìn)行實(shí)時(shí)更新和排名。得分信息以斐波那契堆的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）玩家得分增加或減少時(shí)更新排名；（2）查找排名前N的玩家；（3）刪除某個(gè)玩家的得分記錄；（4）計(jì)算排名的平均得分。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）一家電商平臺(tái)的評(píng)論管理系統(tǒng)需要記錄商品的評(píng)論信息，包括評(píng)論ID、商品ID、用戶ID、評(píng)論內(nèi)容、評(píng)論時(shí)間、評(píng)分等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)評(píng)論數(shù)據(jù)，能夠快速查找商品的評(píng)論、按評(píng)分排序、刪除不良評(píng)論，并統(tǒng)計(jì)商品的平均評(píng)分。4、（本題5分）一個(gè)在線點(diǎn)餐系統(tǒng)需要管理菜品信息、菜單、用戶訂單和支付信息等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，支持菜品的添加、刪除和修改，菜單的生成，用戶訂單的處理和支付信息的記錄，并能夠快速處理高峰時(shí)段的大量訂單和優(yōu)化配送路線。5、（本題5分）某在線考試的監(jiān)考系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控考生的答題狀態(tài)、行為異常和交卷時(shí)間。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，保障考試的公平公正和順利進(jìn)行。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，用鄰接表表示一個(gè)有向圖，計(jì)算圖中頂點(diǎn)的最小支配集。2、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，判斷