襄陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)科學(xué)與工程算法》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁襄陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)科學(xué)與工程算法》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、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)計一個數(shù)字通信中的正交幅度調(diào)制（QAM）信號生成和解調(diào)系統(tǒng)，分析調(diào)制性能。2、設(shè)計一個無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，采用藍(lán)牙技術(shù)實現(xiàn)短距離數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速率不低于1Mbps，有效傳輸距離不小于10米。3、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(jìn)行設(shè)計。4、設(shè)計一個基于音頻功率放大器的汽車音響系統(tǒng)，具備四路輸出，總功率不小于100W。5、在一個社交網(wǎng)絡(luò)分析程序中，需要表示用戶之間的關(guān)注關(guān)系，并能夠快速地找出某個用戶的直接關(guān)注者和被關(guān)注者，以及計算用戶之間的最短路徑。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于構(gòu)建這樣的社交網(wǎng)絡(luò)模型？（）A.鄰接矩陣，直觀表示節(jié)點之間的連接關(guān)系B.鄰接表，節(jié)省存儲空間并支持快速遍歷C.十字鏈表，便于雙向操作和動態(tài)修改D.雙向鏈表，方便查找前后節(jié)點的關(guān)系6、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，散列表（哈希表）用于快速查找數(shù)據(jù)。以下關(guān)于散列表的描述，錯誤的是（）A.散列函數(shù)的設(shè)計對散列表的性能有很大影響B(tài).處理沖突的方法有開放地址法和鏈地址法C.散列表的查找時間復(fù)雜度始終為O(1)D.散列表的裝填因子會影響其性能7、紅黑樹是另一種平衡二叉搜索樹。對于紅黑樹的性質(zhì)和優(yōu)勢，以下描述哪一項是不正確的？（）A.紅黑樹的節(jié)點要么是紅色，要么是黑色，并且通過一些規(guī)則保持平衡B.紅黑樹的插入和刪除操作的時間復(fù)雜度均為O(logn)，相對較為穩(wěn)定C.紅黑樹的查找性能不如AVL樹，因為其平衡調(diào)整不如AVL樹嚴(yán)格D.紅黑樹在實際應(yīng)用中比AVL樹更常見，因為其插入和刪除操作引起的調(diào)整相對較少8、設(shè)計一個無線通信模塊低功耗電路，能夠降低無線通信模塊的功耗，延長電池壽命。9、設(shè)計一個基于深度學(xué)習(xí)的數(shù)字圖像分類系統(tǒng)，分析模型的準(zhǔn)確性和泛化能力。10、設(shè)計一個太陽能熱水器控制器遠(yuǎn)程控制電路，能夠通過手機或電腦遠(yuǎn)程控制熱水器的工作狀態(tài)，并且具有故障報警功能。11、運用集成電路設(shè)計方法，設(shè)計一款用于電動汽車的電池管理芯片，具備電池狀態(tài)監(jiān)測、充電控制和均衡功能。12、哈希表是一種用于快速查找的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對于哈希表的性能，以下描述哪一項是不正確的？（）A.哈希函數(shù)的設(shè)計直接影響哈希表的性能，好的哈希函數(shù)可以減少沖突B.處理哈希沖突的方法有開放尋址法和鏈地址法等C.哈希表的查找、插入和刪除操作的平均時間復(fù)雜度均為O(1)D.哈希表的性能不受表的裝填因子的影響，裝填因子可以任意取值13、假設(shè)正在開發(fā)一個文本編輯器，需要支持撤銷和重做操作。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以方便地實現(xiàn)這一功能？（）A.棧，存儲操作歷史B.隊列，按順序記錄操作C.數(shù)組，直接存儲操作信息D.二叉搜索樹，快速查找操作記錄14、設(shè)計一個基于數(shù)字鎖相環(huán)的時鐘同步系統(tǒng)，能夠使多個設(shè)備的時鐘保持同步，分析其同步精度和穩(wěn)定性。15、設(shè)計一個基于DSP的音頻特效處理系統(tǒng)，如混響、回聲等，給出算法流程和效果展示。16、在鏈表這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，每個節(jié)點包含數(shù)據(jù)和指向下一個節(jié)點的指針。假設(shè)存在一個單向鏈表，包含元素10、20、30、40、50，其中頭節(jié)點存儲的值為10。如果要刪除值為30的節(jié)點，需要對鏈表進(jìn)行相應(yīng)的操作。以下哪種操作步驟是正確的？（）A.從頭節(jié)點開始遍歷，找到值為30的節(jié)點，將其直接刪除B.從頭節(jié)點開始遍歷，找到值為30的節(jié)點，將其前一個節(jié)點的指針指向其后一個節(jié)點C.從尾節(jié)點開始遍歷，找到值為30的節(jié)點，將其刪除D.無需遍歷，直接刪除值為30的節(jié)點17、設(shè)計一個音頻功率放大器的保護電路，能夠在過流、過壓、過熱等情況下保護放大器和揚聲器，給出電路設(shè)計和保護機制。18、假設(shè)正在設(shè)計一個網(wǎng)絡(luò)爬蟲程序，需要存儲已經(jīng)訪問過的網(wǎng)頁URL，并快速判斷一個新的URL是否已經(jīng)被訪問過。由于需要處理大量的URL，內(nèi)存使用效率也很重要。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于解決這個問題？（）A.集合，快速判斷元素是否存在B.鏈表，順序存儲訪問過的URLC.棧，按照訪問順序存儲URLD.隊列，先進(jìn)先出地處理URL19、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，快速查找站點之間的連接20、設(shè)計一個基于DSP的語音識別系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)特定語音指令的識別和響應(yīng)，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和識別算法。21、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)中，常常需要進(jìn)行空間復(fù)雜度的分析。以下關(guān)于空間復(fù)雜度的描述，不正確的是：（）A.空間復(fù)雜度是指算法在運行過程中所占用的存儲空間的量度，包括輸入數(shù)據(jù)占用的空間和額外輔助空間B.原地排序算法的空間復(fù)雜度通常為O(1)，因為它不需要額外的存儲空間來存儲排序過程中的數(shù)據(jù)C.鏈表的空間復(fù)雜度主要取決于節(jié)點的數(shù)量，而不考慮指針?biāo)加玫目臻gD.空間復(fù)雜度的分析只考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本身所占用的空間，不考慮操作系統(tǒng)和編譯器等因素的影響22、設(shè)計一個簡單的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，采用Zigbee技術(shù)，實現(xiàn)多個節(jié)點之間的通信，描述系統(tǒng)的硬件組成和軟件流程。23、使用單片機設(shè)計一個智能灌溉系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度自動控制灌溉設(shè)備的開啟和關(guān)閉，節(jié)約水資源。24、基于通信加密技術(shù)設(shè)計一個數(shù)據(jù)加密傳輸系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性和保密性。25、設(shè)計一個基于陀螺儀和加速度計的姿態(tài)測量系統(tǒng)，能夠?qū)崟r獲取物體的姿態(tài)信息。26、設(shè)計一個音頻功率放大器保護電路，能夠在功放出現(xiàn)故障時自動切斷電源，保護揚聲器和功放電路。27、設(shè)計一個圖像處理中的圖像壓縮率失真優(yōu)化方案，分析壓縮效率和圖像質(zhì)量的平衡。28、設(shè)計一個數(shù)字頻率計自動測量電路，能夠自動測量輸入信號的頻率，并將測量結(jié)果顯示出來。29、設(shè)計一個基于運算放大器的儀表放大器，具有高共模抑制比和高增益，用于測量小信號。30、設(shè)計一個基于ADC和微控制器的溫度巡檢系統(tǒng)，能夠同時測量多個點的溫度，并在顯示屏上顯示。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某在線論壇需要對帖子和回復(fù)進(jìn)行管理。帖子和回復(fù)以雙向鏈表的形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）按照發(fā)布時間順序輸出帖子和回復(fù)；（2）將熱門帖子置頂；（3）刪除某個違規(guī)的帖子或回復(fù)；（4）統(tǒng)計每個帖子的回復(fù)數(shù)量。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）一個學(xué)校的教師教學(xué)評價管理系統(tǒng)需要存儲教師評價信息，如教師編號、教師姓名、評價課程、評價分?jǐn)?shù)、評價內(nèi)容等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定教師的評價、按照評價分?jǐn)?shù)對教師進(jìn)行排序、新增評價、修改評價以及刪除評價。請設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并給出代碼實現(xiàn)和性能分析。3、（本題5分）某在線學(xué)習(xí)平臺需要管理課程的章節(jié)和學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，課程章節(jié)包括章節(jié)ID、章節(jié)名稱、課程ID、內(nèi)容，學(xué)習(xí)進(jìn)度包括學(xué)生ID、章節(jié)ID、學(xué)習(xí)時間、完成狀態(tài)。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些數(shù)據(jù)，能夠快速查詢學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、統(tǒng)計章節(jié)的完成率，并為學(xué)生推薦未學(xué)習(xí)的章節(jié)。4、（本題5分）一家酒店的預(yù)訂系統(tǒng)需要記錄房間信息和預(yù)訂記錄，房間信息包括房間號、房間類型、價格、可預(yù)訂狀態(tài)，預(yù)訂記錄包括預(yù)訂ID、房間號、入住時間、退房時間、客人姓名。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理預(yù)訂數(shù)據(jù)，實現(xiàn)房間的快速預(yù)訂、取消預(yù)訂、查詢房間可用性，并統(tǒng)計不同時間段的預(yù)訂率。5、（本題5分）一個電商倉庫管理系統(tǒng)需要記錄貨物的入庫時間、存放位置、數(shù)量和保質(zhì)期等信息。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來優(yōu)化貨物的存儲和查找，及時處理過期貨物和庫存盤點。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）簡述哈希表的工作原理，包括哈希函數(shù)的作用以及處理哈希沖突的方法。2、（本題5分）詳細(xì)論述在利用哈希表存儲字符串時，如何處理字符串的刪除操作，以及如何保證哈希表的性能不受影響。3、（本題5分）詳細(xì)論述在利用哈希表存儲對象時，如何處理對象的相等性判斷和哈希值計算