武漢科技職業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)科學(xué)導(dǎo)論》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、在排序算法中，冒泡排序是一種簡單的排序方法。關(guān)于冒泡排序的原理和特點(diǎn)，以下描述哪一項是不正確的？（）A.冒泡排序通過反復(fù)比較相鄰的元素并交換位置，將最大的元素逐步“冒泡”到數(shù)組的末尾B.冒泡排序在最壞情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)，在最好情況下的時間復(fù)雜度為O(n)C.冒泡排序是一種穩(wěn)定的排序算法，即相同元素的相對順序在排序前后保持不變D.冒泡排序的空間復(fù)雜度為O(n)，需要額外的輔助空間來完成排序2、假設(shè)正在設(shè)計一個公交換乘系統(tǒng)，需要存儲各個公交站點(diǎn)之間的線路和換乘信息，并且能夠快速規(guī)劃出最優(yōu)的換乘路線。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可能是最有用的？（）A.圖結(jié)構(gòu)，結(jié)合迪杰斯特拉算法求解最短路徑B.樹結(jié)構(gòu)，通過深度優(yōu)先搜索規(guī)劃路線C.鏈表，順序存儲換乘信息D.哈希表，快速查找站點(diǎn)之間的連接3、設(shè)計一個用于新能源汽車電池管理的均衡電路，提高電池組的使用壽命和性能，給出電路原理和控制策略。4、棧是一種特殊的線性結(jié)構(gòu)，遵循后進(jìn)先出的原則。假設(shè)一個程序中使用了棧來存儲數(shù)據(jù)。以下關(guān)于棧的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.?？梢杂糜趯崿F(xiàn)函數(shù)調(diào)用時的參數(shù)傳遞和局部變量存儲B.入棧和出棧操作的時間復(fù)雜度均為O(1)C.可以使用數(shù)組或鏈表來實現(xiàn)棧的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D.棧的存儲空間大小是固定的，無法動態(tài)擴(kuò)展5、設(shè)計一個基于Wi-Fi技術(shù)的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)視頻的采集、傳輸和實時觀看，描述系統(tǒng)的硬件組成和軟件實現(xiàn)。6、快速排序是一種高效的排序算法。關(guān)于快速排序的原理和性能，以下敘述錯誤的是（）A.快速排序通過選擇一個基準(zhǔn)元素，將待排序序列分為兩部分B.快速排序在平均情況下的時間復(fù)雜度為O(nlogn)C.快速排序在最壞情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)，但這種情況很少出現(xiàn)D.快速排序是一種穩(wěn)定的排序算法7、設(shè)計一個數(shù)字電壓表電流表電路，能夠同時測量直流電壓和電流，電壓測量范圍為0V到100V，電流測量范圍為0A到1A，精度為±0.1V和±0.01A。8、設(shè)計一個數(shù)字信號發(fā)生器擴(kuò)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。9、設(shè)計一個通信系統(tǒng)擴(kuò)頻模塊的性能測試方案，包括擴(kuò)頻增益、抗干擾能力等指標(biāo)的測量。10、考慮一個文件系統(tǒng)，需要有效地管理文件和目錄的結(jié)構(gòu)，支持快速的文件查找、創(chuàng)建和刪除操作。對于這樣的文件系統(tǒng)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是核心的組成部分？（）A.目錄樹，組織文件和目錄的層次結(jié)構(gòu)B.鏈表，存儲文件的屬性信息C.棧，處理文件操作的順序D.隊列，管理文件的訪問請求11、圖的鄰接矩陣存儲方式適合于存儲稠密圖，而鄰接表存儲方式適合于存儲稀疏圖。假設(shè)一個圖有100個頂點(diǎn)，如果邊的數(shù)量較少，大概在100條左右，以下哪種存儲方式更節(jié)省存儲空間？（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.兩者存儲空間相同D.無法確定12、設(shè)計一個數(shù)字電視信號的傳輸系統(tǒng)，包括調(diào)制、編碼和發(fā)射模塊，滿足特定的傳輸標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求。13、設(shè)計一個基于DSP的數(shù)字音頻均衡器，能夠?qū)崿F(xiàn)多頻段的音頻均衡調(diào)節(jié)，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件算法。14、設(shè)計一個基于無線通信技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)灌溉控制系統(tǒng)，根據(jù)土壤濕度和氣象條件自動控制灌溉。15、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計一個計數(shù)器和定時器，實現(xiàn)計數(shù)和定時功能，并可設(shè)置不同的工作模式。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）對于一個用鏈表實現(xiàn)的棧，如何實現(xiàn)獲取棧中元素的最大值操作，要求時間復(fù)雜度為O(1)，給出算法思路和實現(xiàn)代碼。2、（本題5分）闡述如何使用哈希表存儲字符串集合，并實現(xiàn)字符串的查找、插入和刪除操作，分析其時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）解釋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中樹的度的概念，并舉例說明如何計算一棵樹的度。4、（本題5分）闡述如何使用隊列實現(xiàn)層次遍歷二叉樹的操作，分析算法的步驟和時間復(fù)雜度。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線教育平臺的課程評價管理系統(tǒng)需要存儲課程評價信息，如課程編號、評價內(nèi)容、評價者、評價分?jǐn)?shù)、評價時間等。系統(tǒng)要支持快速查找特定課程的評價、按照評價分?jǐn)?shù)對評價進(jìn)行排序、新增評價、修改評價、刪除惡意評價。請選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說明算法和代碼實現(xiàn)，以及性能評估。2、（本題5分）某學(xué)校的選課系統(tǒng)需要記錄課程和學(xué)生的選課信息。課程有課程ID、課程名稱、授課教師、容量等，學(xué)生選課信息包括學(xué)生ID、課程ID。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理選課數(shù)據(jù)，能夠快速查詢課程余量、學(xué)生選課情況、退選和補(bǔ)選操作，并統(tǒng)計每門課程的選課人數(shù)。3、（本題5分）在一個物流配送系統(tǒng)中，需要記錄每個訂單的詳細(xì)信息，包括訂單號、客戶信息、商品清單、配送地址、預(yù)計送達(dá)時間等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲訂單信息，實現(xiàn)訂單的添加、刪除、查找和更新操作，并能夠根據(jù)配送地址和預(yù)計送達(dá)時間進(jìn)行高效的排序和查詢。4、（本題5分）一個大型圖書館需要管理其海量的圖書信息，包括書名、作者、出版社、出版年份、館藏數(shù)量等。這些信息以二叉搜索樹的形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下操作：（1）插入一本新的圖書信息；（2）刪除某本指定的圖書信息；（3）查找某作者的所有圖書；（4）更新某本圖書的館藏數(shù)量。分析所設(shè)計算法的時間復(fù)雜度。5、（本題5分）在一個在線視頻平臺中，需要管理視頻信息、用戶觀看歷史、視頻評論和點(diǎn)贊等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持視頻的上傳、刪除、查找和播放，用戶觀看歷史的記錄，視頻評論的管理和點(diǎn)贊數(shù)的統(tǒng)計，并能夠根據(jù)用戶行為推薦相關(guān)視頻。四、設(shè)計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）以哈希表為基礎(chǔ)，設(shè)計一個酒店房間預(yù)訂管理系統(tǒng)，能夠快速查詢房間的預(yù)訂狀態(tài)。2、（本題10