華東師范大學(xué)《數(shù)據(jù)科學(xué)與工程導(dǎo)論》2022-2023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1頁(yè)，共3頁(yè)華東師范大學(xué)《數(shù)據(jù)科學(xué)與工程導(dǎo)論》

2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、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、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)器和定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)和定時(shí)功能，并可設(shè)置不同的工作模式。2、使用電力電子器件設(shè)計(jì)一個(gè)降壓型直流-直流變換器（BuckConverter），給出電路參數(shù)設(shè)計(jì)和效率分析。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙技術(shù)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)設(shè)備之間的可靠數(shù)據(jù)通信，包括藍(lán)牙模塊的選型和接口電路設(shè)計(jì)。4、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻放大器，采用T類放大方式，在4Ω負(fù)載下輸出功率不小于50W，給出電路設(shè)計(jì)和電源管理。5、設(shè)計(jì)一個(gè)具有自動(dòng)切換功能的電源系統(tǒng)，能夠在市電和備用電源之間自動(dòng)切換，保證設(shè)備的正常供電，包括電路設(shè)計(jì)和控制邏輯。6、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能評(píng)估中，除了時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，還需要考慮其他因素。以下關(guān)于性能評(píng)估的描述，不正確的是：（）A.算法的可讀性和可維護(hù)性也是評(píng)估的重要因素，過(guò)于復(fù)雜的算法可能難以理解和修改B.代碼的實(shí)現(xiàn)效率，如編程語(yǔ)言的特性和編譯器的優(yōu)化，也會(huì)對(duì)實(shí)際性能產(chǎn)生影響C.數(shù)據(jù)的分布和特點(diǎn)可能會(huì)影響算法的性能，例如有序數(shù)據(jù)和無(wú)序數(shù)據(jù)對(duì)排序算法的影響不同D.性能評(píng)估只需要關(guān)注理論上的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，實(shí)際運(yùn)行時(shí)的情況可以忽略不計(jì)7、設(shè)計(jì)一個(gè)用于工業(yè)機(jī)器人的力傳感器接口電路，能夠準(zhǔn)確測(cè)量力和力矩信息，給出電路設(shè)計(jì)和信號(hào)處理方法。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于RFID技術(shù)的物品識(shí)別與管理系統(tǒng)，能夠快速準(zhǔn)確地讀取標(biāo)簽信息并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。9、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線上設(shè)備的運(yùn)行控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)，闡述系統(tǒng)的架構(gòu)和控制策略。10、在一個(gè)大小為n的數(shù)組中，使用二分查找算法查找一個(gè)特定元素，其時(shí)間復(fù)雜度為？（）A.O(n)B.O(logn)C.O(nlogn)D.O(n^2)11、在二叉樹(shù)的應(yīng)用中，二叉查找樹(shù)常用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)集合的操作。以下關(guān)于二叉查找樹(shù)的操作，錯(cuò)誤的是（）A.查找操作通過(guò)比較節(jié)點(diǎn)值，沿著合適的子樹(shù)進(jìn)行B.插入操作可能會(huì)破壞二叉查找樹(shù)的性質(zhì)，需要進(jìn)行調(diào)整C.刪除操作總是刪除葉子節(jié)點(diǎn)，不會(huì)影響樹(shù)的結(jié)構(gòu)D.可以通過(guò)中序遍歷得到有序的節(jié)點(diǎn)值序列12、在一個(gè)操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度中，多個(gè)進(jìn)程需要競(jìng)爭(zhēng)CPU資源，系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)和等待時(shí)間進(jìn)行調(diào)度。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以有效地管理進(jìn)程的狀態(tài)和信息？（）A.紅黑樹(shù)，平衡存儲(chǔ)進(jìn)程數(shù)據(jù)B.鏈表，簡(jiǎn)單記錄進(jìn)程順序C.數(shù)組，按固定順序存儲(chǔ)進(jìn)程D.堆，根據(jù)優(yōu)先級(jí)調(diào)整進(jìn)程位置13、使用集成電路設(shè)計(jì)一個(gè)運(yùn)算放大器，給出性能指標(biāo)要求和電路設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于微控制器的智能小車控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)避障、循跡和速度控制等功能。15、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線通信中的頻譜感知性能評(píng)估系統(tǒng)，包括檢測(cè)概率和虛警概率等指標(biāo)。二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）在圖的遍歷中，如何判斷一個(gè)圖是否為二部圖？請(qǐng)說(shuō)明具體方法。2、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明如何使用A*算法進(jìn)行啟發(fā)式搜索，以及如何設(shè)計(jì)合適的估價(jià)函數(shù)以提高搜索效率。3、（本題5分）在一個(gè)二叉搜索樹(shù)中，如何實(shí)現(xiàn)刪除操作并保證樹(shù)的性質(zhì)不變？4、（本題5分）論述最小生成樹(shù)的概念和常見(jiàn)算法（Prim算法、Kruskal算法）的步驟和時(shí)間復(fù)雜度。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)在線音樂(lè)平臺(tái)的歌單管理系統(tǒng)需要記錄歌單信息、歌曲列表和用戶收藏情況。歌單信息包括歌單ID、歌單名稱、創(chuàng)建者ID，歌曲列表包括歌曲ID、歌單ID，用戶收藏情況包括用戶ID、歌單ID。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理歌單數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)歌單的創(chuàng)建、歌曲的添加和刪除、用戶的收藏和取消收藏，并統(tǒng)計(jì)熱門歌單。2、（本題5分）某電商平臺(tái)的商品推薦系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的瀏覽和購(gòu)買歷史為用戶推薦商品。系統(tǒng)需要存儲(chǔ)用戶的行為數(shù)據(jù)，包括用戶編號(hào)、商品編號(hào)、瀏覽時(shí)間、購(gòu)買時(shí)間等。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠快速分析用戶行為，為用戶生成個(gè)性化的商品推薦，并給出代碼實(shí)現(xiàn)和性能評(píng)估。3、（本題5分）某城市的交通流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要對(duì)各個(gè)路口的車流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。路口信息和車流量數(shù)據(jù)以廣義表的形式存儲(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)時(shí)間段內(nèi)某個(gè)路口的車流量；（2）找出車流量最大的路口；（3）當(dāng)路口設(shè)置發(fā)生變化時(shí)，更新數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；（4）按照車流量對(duì)路口進(jìn)行排序。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）某電商平臺(tái)需要對(duì)用戶的購(gòu)買記錄進(jìn)行分析，以了解用戶的消費(fèi)習(xí)慣。購(gòu)買記錄以鏈表形式存儲(chǔ)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含用戶ID、商品ID、購(gòu)買時(shí)間和購(gòu)買金額等信息。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）統(tǒng)計(jì)每個(gè)用戶的總消費(fèi)金額；（2）找出消費(fèi)金額最高的前10個(gè)用戶；（3）按照購(gòu)買時(shí)間對(duì)購(gòu)買記錄進(jìn)行排序。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。5、（本題5分）一個(gè)學(xué)校的學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)需要記錄學(xué)生的成績(jī)信息，包括學(xué)生學(xué)號(hào)、姓名、課程名稱、成績(jī)等。系統(tǒng)要支持快速查找特定學(xué)生的某門課程成績(jī)、按照成績(jī)對(duì)學(xué)生進(jìn)行排名、新增學(xué)生成績(jī)記錄、刪除學(xué)生成績(jī)記錄以及修改成績(jī)。請(qǐng)選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述如何實(shí)現(xiàn)這些功能，包括算法和代碼，以及性能的考量。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)程序，以鏈表形式存儲(chǔ)多項(xiàng)式，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)多項(xiàng)式的相加、相