武漢學(xué)院《數(shù)據(jù)科學(xué)與工程基礎(chǔ)》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1頁(yè)，共3頁(yè)武漢學(xué)院《數(shù)據(jù)科學(xué)與工程基礎(chǔ)》

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)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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)基于運(yùn)算放大器的電流源電路，輸出電流穩(wěn)定，精度高，可調(diào)節(jié)范圍寬。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙模塊的智能體重秤，能夠測(cè)量體重、體脂率、肌肉量等身體指標(biāo)，并將數(shù)據(jù)上傳至云端。3、對(duì)于一個(gè)經(jīng)常需要在頭部和尾部進(jìn)行插入和刪除操作的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，假設(shè)我們正在設(shè)計(jì)一個(gè)程序來管理一個(gè)排隊(duì)系統(tǒng)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最為合適？（）A.棧B.隊(duì)列C.雙端隊(duì)列D.循環(huán)隊(duì)列4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于鎖相環(huán)的頻率合成器系統(tǒng)，能夠輸出頻率范圍為10MHz-1GHz，頻率分辨率為1Hz，相位噪聲小于-120dBc/Hz@1kHz偏移。5、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.無法確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)的具體位置6、考慮一個(gè)圖書館管理系統(tǒng)，需要存儲(chǔ)圖書的信息，包括書名、作者、ISBN號(hào)、借閱狀態(tài)等，并能夠根據(jù)不同的條件進(jìn)行快速查詢和排序，如按照借閱次數(shù)、出版年份等。為了實(shí)現(xiàn)這些功能，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最有效的？（）A.冒泡排序算法結(jié)合數(shù)組B.快速排序算法結(jié)合鏈表C.歸并排序算法結(jié)合二叉樹D.插入排序算法結(jié)合棧7、隊(duì)列也是一種常見的線性表，具有特定的特性。關(guān)于隊(duì)列的特點(diǎn)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.隊(duì)列遵循先進(jìn)先出（FIFO）的原則，插入在隊(duì)尾，刪除在隊(duì)頭B.循環(huán)隊(duì)列可以有效地解決普通隊(duì)列可能出現(xiàn)的假溢出問題C.隊(duì)列的入隊(duì)和出隊(duì)操作的時(shí)間復(fù)雜度均為O(n)，其中n為隊(duì)列的長(zhǎng)度D.隊(duì)列在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的作業(yè)調(diào)度、消息緩沖等方面有廣泛應(yīng)用8、運(yùn)用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)智能工廠的5G專網(wǎng)方案，滿足工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)低延遲、高可靠通信的需求。9、設(shè)計(jì)一個(gè)±12V轉(zhuǎn)±5V的DC-DC電源轉(zhuǎn)換電路，輸出電流不小于0.5A，給出原理圖和PCB布線。10、在一個(gè)分布式系統(tǒng)中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)需要共享一些全局的狀態(tài)信息，并且能夠快速地檢測(cè)到狀態(tài)的變化。為了實(shí)現(xiàn)這種全局狀態(tài)的管理和同步，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能會(huì)被用到？（）A.分布式哈希表B.分布式鏈表C.分布式樹D.分布式棧11、設(shè)計(jì)一個(gè)用于光伏發(fā)電的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制器，給出控制算法和硬件實(shí)現(xiàn)。12、在一個(gè)圖的表示和處理中，如果圖的邊數(shù)相對(duì)較少，并且需要快速判斷兩個(gè)頂點(diǎn)之間是否存在邊，以下哪種圖的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的？（）A.鄰接矩陣，直觀表示頂點(diǎn)之間的關(guān)系B.鄰接表，節(jié)省存儲(chǔ)空間C.十字鏈表，方便進(jìn)行頂點(diǎn)和邊的操作D.邊集數(shù)組，集中存儲(chǔ)邊的信息13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于A/D轉(zhuǎn)換器的電壓測(cè)量系統(tǒng)，能夠高精度測(cè)量直流或交流電壓，并進(jìn)行數(shù)字顯示。14、根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)原理，設(shè)計(jì)一個(gè)校園無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案，確保校園內(nèi)各個(gè)區(qū)域都能穩(wěn)定接入無線網(wǎng)絡(luò)。15、歸并排序是一種基于分治思想的排序算法。以下關(guān)于歸并排序的敘述，錯(cuò)誤的是：（）A.歸并排序?qū)⒋判蛐蛄蟹殖扇舾蓚€(gè)子序列，然后將子序列合并成有序序列B.歸并排序在最壞、平均和最好情況下的時(shí)間復(fù)雜度均為O(nlogn)C.歸并排序是一種穩(wěn)定的排序算法D.歸并排序的空間復(fù)雜度較高16、鏈表是一種常見的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。在鏈表中，又分為單鏈表、雙向鏈表和循環(huán)鏈表等。以下關(guān)于鏈表的敘述中，錯(cuò)誤的是（）A.單鏈表中每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)指向后繼節(jié)點(diǎn)的指針B.雙向鏈表中每個(gè)節(jié)點(diǎn)有兩個(gè)指針，分別指向前驅(qū)節(jié)點(diǎn)和后繼節(jié)點(diǎn)C.循環(huán)鏈表的尾節(jié)點(diǎn)指針指向頭節(jié)點(diǎn)，形成一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)D.鏈表的插入和刪除操作在任何位置都能高效完成，時(shí)間復(fù)雜度為O(1)17、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字音頻處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)音頻的采集、編碼、存儲(chǔ)和播放，具備一定的音頻特效處理功能。18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙低能耗（BLE）技術(shù)的健康監(jiān)測(cè)手環(huán)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)心率、血壓、運(yùn)動(dòng)步數(shù)等健康數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)绞謾C(jī)端。19、設(shè)計(jì)一個(gè)光耦隔離的數(shù)字輸入輸出模塊，實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的電氣隔離通信，給出電路參數(shù)和應(yīng)用示例。20、設(shè)計(jì)一個(gè)液晶顯示技術(shù)中的視角擴(kuò)展光學(xué)系統(tǒng)，分析視角擴(kuò)展效果和圖像質(zhì)量。二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋圖的最短路徑問題的變體，如帶權(quán)有向圖的單源最短路徑問題、所有點(diǎn)對(duì)最短路徑問題等。2、（本題5分）比較冒泡排序和快速排序在對(duì)小規(guī)模數(shù)據(jù)的處理速度。3、（本題5分）詳細(xì)闡述在拓?fù)渑判虻幕A(chǔ)上，如何進(jìn)一步判斷圖是否為有向無環(huán)圖。4、（本題5分）詳細(xì)說明如何在一個(gè)圖中進(jìn)行歐拉回路的判斷和求解，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其應(yīng)用場(chǎng)景。5、（本題5分）詳細(xì)論述在利用堆進(jìn)行優(yōu)先隊(duì)列操作時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)插入元素和取出最大（?。┰氐墓δ?，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)哈希表程序，采用開放尋址法的優(yōu)化版本處理哈希沖突，提高性能并展示操作過程和結(jié)果。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)堆排序算法，對(duì)一個(gè)整數(shù)數(shù)組進(jìn)行排序，并分析其時(shí)間和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）分析跳表的空間復(fù)雜度，設(shè)計(jì)一種空間優(yōu)化策略，并測(cè)試其對(duì)性能的影響。4、（本題5分）構(gòu)建一個(gè)算法，在二叉搜索樹中查找指定范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，并返回節(jié)點(diǎn)數(shù)量。5、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法，計(jì)算一個(gè)圖的著色方案數(shù)。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）一個(gè)在線圖書評(píng)論系統(tǒng)需要管理圖書信息、用戶評(píng)論和評(píng)論的點(diǎn)贊數(shù)等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，支持圖書的查找、用戶評(píng)論的添加、刪除和修改，以及評(píng)論點(diǎn)贊數(shù)的更新，并能夠根據(jù)點(diǎn)贊數(shù)對(duì)評(píng)論進(jìn)行排序和展示熱門評(píng)論。2、（本題10分）某電商平臺(tái)的促銷活動(dòng)管理系統(tǒng)需要記錄活動(dòng)信息和參與用戶信息，活動(dòng)信息包括活動(dòng)ID、活動(dòng)名稱、活動(dòng)規(guī)則、開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間，參與用戶信息包括用戶ID、活動(dòng)ID、參與時(shí)間。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，能夠快速查詢活動(dòng)詳情、統(tǒng)計(jì)參與人數(shù)、判斷用戶是否參與活動(dòng)，并在活動(dòng)結(jié)束后進(jìn)行數(shù)據(jù)清理。3、（本題10分）假設(shè)一個(gè)在線健身平臺(tái)需要記錄用戶的運(yùn)動(dòng)計(jì)劃、運(yùn)動(dòng)記錄和身體指標(biāo)。運(yùn)動(dòng)