重慶理工大學(xué)《數(shù)據(jù)科學(xué)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)科學(xué)》2023-2024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25個(gè)小題，每小題1分，共25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)音頻功率放大器的散熱系統(tǒng)，保證放大器在高功率輸出時(shí)的穩(wěn)定工作，給出散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和熱分析。2、字符串匹配是一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題，KMP算法是一種高效的字符串匹配算法。假設(shè)主串為"ABABDABACDABABCABAB"，模式串為"ABABCABAB"，使用KMP算法進(jìn)行匹配，以下關(guān)于匹配過(guò)程的描述，哪個(gè)是正確的？（）A.不需要回溯主串指針B.每次匹配失敗都回溯主串指針到起始位置C.只回溯模式串指針，不回溯主串指針D.同時(shí)回溯主串指針和模式串指針3、運(yùn)用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)智能工廠的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，滿足生產(chǎn)設(shè)備的高速通信和協(xié)同工作需求。4、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，查找操作是常見(jiàn)的需求。以下關(guān)于順序查找的描述，不正確的是（）A.從數(shù)組或鏈表的開頭依次比較每個(gè)元素，直到找到目標(biāo)元素或遍歷完整個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)B.順序查找適用于無(wú)序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，時(shí)間復(fù)雜度為O(n)C.順序查找在任何情況下都不是一種有效的查找方法D.順序查找的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但效率較低5、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻混音控制臺(tái)，能夠同時(shí)處理多路音頻輸入，實(shí)現(xiàn)音量調(diào)節(jié)、平衡控制等功能，給出系統(tǒng)方案和電路實(shí)現(xiàn)。6、圖是一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在圖的存儲(chǔ)方式中，鄰接矩陣和鄰接表是常見(jiàn)的方法。以下關(guān)于鄰接矩陣存儲(chǔ)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.適合存儲(chǔ)稠密圖B.存儲(chǔ)空間復(fù)雜度為O(V^2)，其中V是頂點(diǎn)數(shù)C.可以快速判斷任意兩個(gè)頂點(diǎn)之間是否有邊D.對(duì)于邊數(shù)較少的圖，存儲(chǔ)效率較高7、在樹的遍歷中，如果需要按照層次從上到下、從左到右的順序訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)，應(yīng)該使用哪種遍歷方式（）A.先序遍歷B.中序遍歷C.后序遍歷D.層次遍歷8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于觸摸屏的人機(jī)交互界面，用于控制和顯示一個(gè)電子設(shè)備的工作狀態(tài)和參數(shù)。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于霍爾傳感器的電流測(cè)量電路，能夠測(cè)量0-10A的直流電流，精度達(dá)到0.1A。10、假設(shè)正在實(shí)現(xiàn)一個(gè)電話號(hào)碼簿程序，需要快速根據(jù)姓名查找對(duì)應(yīng)的電話號(hào)碼。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最有效的？（）A.二叉搜索樹，進(jìn)行姓名查找B.冒泡排序后的數(shù)組，順序查找C.哈希表，直接定位電話號(hào)碼D.插入排序后的數(shù)組，二分查找11、在實(shí)際應(yīng)用中，常常需要對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.可以通過(guò)選擇合適的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)來(lái)提高性能B.可以通過(guò)改進(jìn)算法來(lái)降低操作的時(shí)間復(fù)雜度C.優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一定會(huì)增加代碼的復(fù)雜性D.優(yōu)化需要綜合考慮性能、可讀性和可維護(hù)性12、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鑒相器，能夠測(cè)量?jī)蓚€(gè)輸入信號(hào)的相位差，精度達(dá)到1度，給出電路結(jié)構(gòu)和工作原理。13、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字圖像處理中基于深度學(xué)習(xí)的圖像去噪系統(tǒng)，分析去噪效果和模型復(fù)雜度。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字鎖相環(huán)的時(shí)鐘同步系統(tǒng)，能夠使多個(gè)設(shè)備的時(shí)鐘保持同步，分析其同步精度和穩(wěn)定性。15、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，測(cè)量范圍為0至200V，采用分壓電阻實(shí)現(xiàn)，精度為1V，說(shuō)明硬件電路和軟件算法。16、對(duì)于一個(gè)具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的二叉搜索樹，其平均查找長(zhǎng)度的期望值在什么量級(jí)？（）A.O(1)B.O(logn)C.O(n)D.O(nlogn)17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于DSP的音頻降噪系統(tǒng)，能夠有效降低環(huán)境噪聲，給出算法實(shí)現(xiàn)和效果評(píng)估。18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于555定時(shí)器的三角波發(fā)生器，輸出頻率在10Hz至100Hz連續(xù)可調(diào)，說(shuō)明電路原理和元件選擇。19、在鏈表這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)通過(guò)指針相互連接。假設(shè)需要頻繁地在鏈表的頭部或中間插入和刪除元素。以下哪種鏈表結(jié)構(gòu)可能是最合適的選擇（）A.單向鏈表B.雙向鏈表C.循環(huán)鏈表D.靜態(tài)鏈表20、基于通信中的頻譜資源管理技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)動(dòng)態(tài)頻譜分配系統(tǒng)，提高頻譜利用率。21、運(yùn)用集成電路知識(shí)，設(shè)計(jì)一款用于智能手機(jī)的電源管理集成電路（PMIC），優(yōu)化電池續(xù)航能力。22、根據(jù)傳感器原理，設(shè)計(jì)一個(gè)用于橋梁健康監(jiān)測(cè)的應(yīng)變傳感器系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)橋梁的受力情況。23、設(shè)計(jì)一個(gè)電子秤數(shù)據(jù)加密電路，能夠?qū)﹄娮映拥臏y(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，保證數(shù)據(jù)的安全性。24、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的圖像識(shí)別系統(tǒng)，能夠識(shí)別特定的物體或圖案。25、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用中，可能需要對(duì)不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合和改進(jìn)。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組合和改進(jìn)的描述，不正確的是：（）A.可以將哈希表和鏈表結(jié)合起來(lái)，解決哈希沖突時(shí)采用鏈表存儲(chǔ)沖突元素，提高空間利用率B.可以在二叉搜索樹的基礎(chǔ)上增加平衡機(jī)制，如AVL樹或紅黑樹，提高查找和插入的效率C.對(duì)圖進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，可以使用鄰接多重表來(lái)代替鄰接表，以減少存儲(chǔ)空間和提高操作效率D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組合和改進(jìn)是沒(méi)有限制的，可以隨意創(chuàng)造新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而不需要考慮其合理性和實(shí)用性二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述如何在一個(gè)具有n個(gè)元素的雙向鏈表中，實(shí)現(xiàn)將鏈表按節(jié)點(diǎn)值的奇偶性進(jìn)行拆分，給出算法步驟和時(shí)間復(fù)雜度分析。2、（本題5分）闡述如何在一個(gè)圖中找到兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的所有路徑，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。3、（本題5分）詳細(xì)闡述如何利用線段樹解決區(qū)間查詢和更新問(wèn)題，給出建樹和操作的過(guò)程。4、（本題5分）請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述順序表和鏈表在存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、插入和刪除操作的時(shí)間復(fù)雜度以及空間利用方面的區(qū)別，并舉例說(shuō)明在何種情況下應(yīng)優(yōu)先選擇順序表，何種情況下應(yīng)優(yōu)先選擇鏈表。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）給定一個(gè)鏈表，設(shè)計(jì)算法判斷其是否為回文鏈表。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用后綴樹和哈希表的結(jié)合，快速查找文本中所有重復(fù)出現(xiàn)的子串。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑和可靠性分析功能。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用鏈表實(shí)現(xiàn)雙向鏈表的分割功能，輸入一個(gè)雙向鏈表和一個(gè)值，將鏈表分割為兩部分。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用后綴樹和優(yōu)先隊(duì)列的結(jié)合，快速找出文本中長(zhǎng)度大于給定值的所有子串。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（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)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。2、（本題10分）一個(gè)在線購(gòu)物車系統(tǒng)需要對(duì)用戶添加的商品進(jìn)行管理。商品信息包括商品ID、名稱、價(jià)格、數(shù)量等。購(gòu)物車以棧和隊(duì)列的組合形式實(shí)現(xiàn)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）添加商品到購(gòu)物車；（2）從購(gòu)物車中刪除指定商品；（3）按照價(jià)格從高到低輸出購(gòu)物車中