首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)《數(shù)據(jù)科學(xué)算法》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題2分，共30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)低通濾波器，采用橢圓濾波器設(shè)計(jì)，截止頻率為200Hz，通帶波紋和阻帶衰減滿足特定要求，給出電路參數(shù)和性能分析。2、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻均衡器，能夠?qū)σ纛l信號(hào)進(jìn)行10段均衡調(diào)節(jié)，給出系統(tǒng)方案和濾波器參數(shù)計(jì)算。3、在一個(gè)實(shí)時(shí)交通監(jiān)控系統(tǒng)中，需要快速更新道路的擁堵?tīng)顟B(tài)，并能夠查詢某條道路的當(dāng)前狀態(tài)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.二叉平衡樹(shù)，能夠保持平衡，查找和更新效率較高，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜B.跳表，通過(guò)多層索引提高查找和更新效率，實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單C.線段樹(shù)，常用于區(qū)間查詢和更新，但對(duì)于單個(gè)元素的操作相對(duì)復(fù)雜D.紅黑樹(shù)，自平衡的二叉搜索樹(shù)，保證了較好的性能4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)貨物的自動(dòng)識(shí)別、入庫(kù)和出庫(kù)管理。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于CCD圖像傳感器的圖像采集系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速圖像采集和數(shù)據(jù)傳輸，說(shuō)明系統(tǒng)硬件組成和接口電路。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32H7的高性能嵌入式系統(tǒng)，能夠運(yùn)行復(fù)雜的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，給出硬件架構(gòu)和軟件環(huán)境搭建。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字溫度傳感器和無(wú)線模塊的室內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度采集和遠(yuǎn)程監(jiān)控。8、設(shè)計(jì)一個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）驅(qū)動(dòng)電路，使其能夠穩(wěn)定發(fā)光，具有亮度調(diào)節(jié)功能，并分析其效率和可靠性。9、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的集成電路放大器，要求具有特定的增益、帶寬和輸入輸出阻抗，分析其性能并優(yōu)化設(shè)計(jì)以滿足特定要求。10、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)，能夠采集心率、血壓、步數(shù)等生理數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C(jī)APP。11、考慮到一個(gè)在線游戲的排行榜系統(tǒng)，需要根據(jù)玩家的得分實(shí)時(shí)更新排名，并能夠快速獲取前幾名玩家的信息。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠有效地支持排名的動(dòng)態(tài)更新和高效查詢？（）A.平衡二叉樹(shù)B.斐波那契堆C.完全二叉樹(shù)D.伸展樹(shù)12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電耦合器的電氣隔離系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)輸入輸出信號(hào)的有效隔離，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能煙霧報(bào)警器系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境中的煙霧濃度，當(dāng)濃度超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，并通過(guò)GSM模塊發(fā)送報(bào)警短信。14、使用集成電路設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器，要求輸出功率達(dá)到一定值，同時(shí)具有良好的音質(zhì)和低噪聲。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于DSP的語(yǔ)音處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音的采集、編碼、解碼和播放，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件算法流程。二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述AVL樹(shù)的旋轉(zhuǎn)操作，包括單旋轉(zhuǎn)和雙旋轉(zhuǎn)，以及在插入節(jié)點(diǎn)時(shí)如何進(jìn)行平衡調(diào)整。2、（本題5分）比較冒泡排序、選擇排序和插入排序三種排序算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，并分析它們的優(yōu)缺點(diǎn)。3、（本題5分）解釋什么是樹(shù)狀數(shù)組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，說(shuō)明其特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景，并闡述如何進(jìn)行區(qū)間求和和單點(diǎn)更新操作。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)在線圖書(shū)評(píng)論系統(tǒng)需要存儲(chǔ)用戶對(duì)圖書(shū)的評(píng)論內(nèi)容、評(píng)分和點(diǎn)贊數(shù)。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)展示熱門(mén)評(píng)論和最新評(píng)論，并支持評(píng)論的搜索和排序。2、（本題5分）某公司的項(xiàng)目管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)項(xiàng)目信息，如項(xiàng)目編號(hào)、項(xiàng)目名稱、負(fù)責(zé)人、項(xiàng)目進(jìn)度、預(yù)算等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定項(xiàng)目、按照項(xiàng)目進(jìn)度對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行排序、新增項(xiàng)目、修改項(xiàng)目信息以及結(jié)束項(xiàng)目。請(qǐng)選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說(shuō)明算法和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能分析。3、（本題5分）某在線考試系統(tǒng)的自動(dòng)判卷功能需要記錄題目信息、考生答案和標(biāo)準(zhǔn)答案。題目信息包括題目ID、題目?jī)?nèi)容、分值，考生答案包括考生ID、題目ID、答案內(nèi)容，標(biāo)準(zhǔn)答案包括題目ID、標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判卷，能夠快速對(duì)比考生答案和標(biāo)準(zhǔn)答案、計(jì)算考生得分，并統(tǒng)計(jì)題目得分率。4、（本題5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)計(jì)劃包括計(jì)劃ID、用戶ID、運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目、運(yùn)動(dòng)時(shí)間，運(yùn)動(dòng)記錄包括記錄ID、用戶ID、運(yùn)動(dòng)日期、運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)、消耗卡路里，身體指標(biāo)包括指標(biāo)ID、用戶ID、體重、體脂率、血壓。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理用戶的健身數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)計(jì)劃的制定和調(diào)整、運(yùn)動(dòng)記錄的分析、身體指標(biāo)的跟蹤，并為用戶提供個(gè)性化的健身建議。5、（本題5分）某在線考試系統(tǒng)需要記錄考生的考試信息，包括考生ID、考試科目、考試時(shí)間、答題情況、成績(jī)等。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些考試數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)快速查詢考生成績(jī)、按科目統(tǒng)計(jì)平均分、分析答題情況，并支持新考試的安排和舊考試數(shù)據(jù)的歸檔。四、設(shè)計(jì)題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用數(shù)組實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)排序的優(yōu)化版本