江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)科學(xué)與應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)科學(xué)與應(yīng)用》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、設(shè)計一個基于藍牙4.0技術(shù)的智能血壓計，能夠?qū)崟r監(jiān)測血壓變化，并提供健康建議。2、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計一個自動售貨機的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)商品選擇、支付和出貨功能。3、設(shè)計一個音頻信號頻譜分析儀，能夠顯示音頻信號的頻譜圖，給出硬件設(shè)計和頻譜分析算法。4、設(shè)計一個智能安防監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)視頻監(jiān)控、入侵檢測和報警功能，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件實現(xiàn)方案。5、根據(jù)電子電路原理，設(shè)計一個用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點跟蹤（MPPT）控制器，提高太陽能的利用效率。6、利用鎖相環(huán)技術(shù)設(shè)計一個頻率合成器，能夠輸出穩(wěn)定的、可調(diào)節(jié)的頻率信號，給出頻率合成器的整體架構(gòu)和各部分的詳細(xì)設(shè)計。7、設(shè)計一個基于模擬乘法器和運放的乘法型ADC轉(zhuǎn)換電路，分析其轉(zhuǎn)換精度和速度。8、隊列也是一種特殊的線性表，與棧的操作原則不同。以下關(guān)于隊列的描述，錯誤的是：（）A.隊列遵循先進先出（FIFO）原則，即最先入隊的元素最先出隊B.環(huán)形隊列可以有效地解決順序隊列中假溢出的問題，提高存儲空間的利用率C.隊列在任務(wù)調(diào)度、消息傳遞、緩沖區(qū)管理等方面有重要作用D.隊列的插入和刪除操作只能在隊頭和隊尾進行，不能在隊列中間進行，且其操作效率總是低于棧9、設(shè)計一個基于微波技術(shù)的無線充電系統(tǒng)，能夠為移動設(shè)備進行高效、安全的無線充電。10、設(shè)計一個數(shù)字信號處理器（DSP）音頻與視頻處理電路，能夠同時實現(xiàn)音頻和視頻的處理功能，如音頻混音和視頻壓縮等。11、在動態(tài)數(shù)組的實現(xiàn)中，當(dāng)數(shù)組容量不足時需要進行擴容。關(guān)于動態(tài)數(shù)組的擴容策略，以下描述哪一項是不正確的？（）A.常見的擴容策略是按照一定的比例增加數(shù)組的容量，如擴大為原來的兩倍B.擴容操作會涉及到數(shù)據(jù)的復(fù)制，可能會影響性能C.為了避免頻繁擴容，可以在創(chuàng)建動態(tài)數(shù)組時預(yù)留一定的額外空間D.擴容操作的時間復(fù)雜度總是O(n)，其中n是數(shù)組中的元素數(shù)量12、設(shè)計一個音頻功率放大器，采用甲類放大方式，在8Ω負(fù)載下輸出功率不小于10W，給出電路設(shè)計和熱設(shè)計。13、設(shè)計一個簡單的通信基站發(fā)射機前端電路，工作頻率在900MHz，輸出功率為10W，給出射頻電路設(shè)計和功率放大器選型。14、設(shè)計一個基于FPGA的圖像壓縮系統(tǒng)，能夠?qū)斎氲膱D像進行有損壓縮，壓縮比不小于10:1。15、設(shè)計一個基于運放的音頻前置放大器，具有高輸入阻抗、低噪聲和一定的增益，用于提升音頻信號質(zhì)量。16、設(shè)計一個低通數(shù)字濾波器，截止頻率為500Hz，采樣頻率為2kHz，采用窗函數(shù)法進行設(shè)計。17、設(shè)計一個高通濾波器，截止頻率為500Hz，通帶增益為2，阻帶衰減大于30dB，采用切比雪夫濾波器設(shè)計，給出電路參數(shù)和仿真結(jié)果。18、設(shè)計一個無線局域網(wǎng)（WLAN）的接入點（AP），實現(xiàn)多個用戶的高速無線接入，配置安全機制。19、設(shè)計一個數(shù)字信號發(fā)生器擴展電路，能夠增加信號發(fā)生器的輸出信號類型和參數(shù)調(diào)節(jié)范圍，并且具有脈沖寬度調(diào)制功能。20、平衡二叉樹是為了改進二叉搜索樹在某些情況下性能不佳而提出的。以下關(guān)于平衡二叉樹的描述，正確的是（）A.平衡二叉樹的左右子樹高度差一定不超過1B.插入和刪除操作不會破壞平衡二叉樹的平衡性C.平衡二叉樹的查找效率一定高于二叉搜索樹D.所有的平衡二叉樹都是完全二叉樹21、在一個圖像識別系統(tǒng)中，需要對大量的圖像特征向量進行聚類分析。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于實現(xiàn)圖像特征的聚類？（）A.K-Means算法結(jié)合鏈表B.層次聚類算法和二叉樹C.密度聚類算法和數(shù)組D.以上算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都可能用到，取決于具體需求22、設(shè)計一個基于藍牙技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，能夠采集環(huán)境溫度、濕度和光照等信息，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到手機終端，說明節(jié)點的硬件設(shè)計和軟件流程。23、設(shè)計一個數(shù)字電路中同步時序電路和異步時序電路的性能比較系統(tǒng)，分析在不同應(yīng)用場景下的優(yōu)劣。24、在平衡二叉樹中，通過旋轉(zhuǎn)操作來保持樹的平衡。假設(shè)插入一個新節(jié)點后導(dǎo)致了不平衡，需要進行旋轉(zhuǎn)調(diào)整。以下哪種情況可能需要進行單向右旋操作？（）A.左子樹的高度比右子樹的高度大2，且新節(jié)點插入在左子樹的左子樹上B.左子樹的高度比右子樹的高度大2，且新節(jié)點插入在左子樹的右子樹上C.右子樹的高度比左子樹的高度大2，且新節(jié)點插入在右子樹的右子樹上D.右子樹的高度比左子樹的高度大2，且新節(jié)點插入在右子樹的左子樹上25、設(shè)計一個基于單片機的智能電表系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確測量電能消耗，并具有數(shù)據(jù)存儲、遠程通信等功能。26、對于一個有n個頂點的無向圖，如果采用鄰接矩陣存儲，其空間復(fù)雜度為？（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(n^3)27、鏈表是一種常見的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)。對于單鏈表，以下關(guān)于其特點的描述，錯誤的是（）A.插入和刪除操作不需要移動大量元素，只需修改指針B.可以方便地實現(xiàn)隨機訪問，時間復(fù)雜度為O(1)C.存儲空間不必連續(xù)，便于動態(tài)分配D.查找某一特定位置的元素，需要從頭開始遍歷，時間復(fù)雜度為O(n)28、考慮一個有向無環(huán)圖（DAG），假設(shè)需要對其進行拓?fù)渑判颉Ｒ韵玛P(guān)于拓?fù)渑判虻慕Y(jié)果，哪個說法是正確的（）A.結(jié)果是唯一的B.結(jié)果可能不唯一C.不存在拓?fù)渑判駾.以上說法都不對29、設(shè)計一個基于數(shù)字圖像處理的人臉識別系統(tǒng)，能夠?qū)斎氲膱D像進行人臉檢測、特征提取和識別，說明算法的選擇和優(yōu)化。30、設(shè)計一個用于智能音箱的語音處理模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)語音喚醒、識別和合成，給出系統(tǒng)架構(gòu)和算法實現(xiàn)。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某在線購物網(wǎng)站的促銷活動系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的消費記錄和行為，為用戶發(fā)放優(yōu)惠券。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實現(xiàn)優(yōu)惠券的精準(zhǔn)發(fā)放和管理。2、（本題5分）某外賣配送平臺需要根據(jù)騎手的位置和訂單信息進行任務(wù)分配，確保高效配送。設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實現(xiàn)訂單的合理分配和配送路徑規(guī)劃。3、（本題5分）一個在線音樂制作平臺需要管理音樂項目、音軌、樂器和效果器等信息。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持音樂項目的創(chuàng)建和編輯，音軌的添加、刪除和調(diào)整，樂器和效果器的選擇和應(yīng)用，并能夠?qū)崟r保存和恢復(fù)項目進度。4、（本題5分）某醫(yī)院的病歷管理系統(tǒng)需要存儲患者的病歷信息，包含患者編號、姓名、性別、年齡、病癥、診斷結(jié)果、治療方案等。系統(tǒng)要支持快速檢索特定患者的病歷、按照病癥的嚴(yán)重程度對病歷進行排序、添加新的病歷、刪除舊病歷以及更新病歷內(nèi)容。請選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說明如何實現(xiàn)這些功能，包括算法思路和代碼實現(xiàn)，以及性能評估。5、（本題5分）一個文件系統(tǒng)需要對文件和目錄進行高效管理。文件和目錄信息以樹形結(jié)構(gòu)存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）創(chuàng)建一個新目錄或文件；（2）刪除一個指定的目錄或文件；（3）查找指定文件或目錄的位置；（4）遍歷整個文件系統(tǒng)并輸出目錄和文件結(jié)構(gòu)。分析所設(shè)計算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）什么是二叉搜索樹的旋轉(zhuǎn)操作？在什么情況下需要進行旋轉(zhuǎn)操作？請詳細(xì)說明。2、（本題5分）詳細(xì)闡述桶排序算法的基本思想和適用場景，并分析其時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）詳細(xì)闡述在排序算法的性能優(yōu)化中，如何利用硬件特性（如緩存、并行計算）提高效率。4、（本題5分）論述在排序算法的穩(wěn)定性判斷中，如何確定一個排序算法是否是穩(wěn)定的，并舉例說明