學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁湖北警官學院《數據科學與應用》

2023-2024學年第一學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、設計一個基于藍牙模塊和手機應用的智能家居遙控器，實現對家居設備的遠程控制。2、設計一個基于NFC技術的近場通信系統，實現數據傳輸和支付功能，說明系統組成和安全機制。3、設計一個基于單片機的水質監測系統，能夠實時監測水中的溶解氧、pH值、電導率等參數，并通過GPRS模塊將數據上傳到服務器。4、利用模擬電路技術，設計一個用于音頻前置放大器的噪聲抑制電路，降低背景噪聲。5、設計一個音頻濾波器自動調節電路，能夠根據輸入音頻信號的特點自動調節濾波器的參數，提高音頻質量。6、根據數字信號處理理論，設計一個視頻壓縮編碼的硬件加速模塊，提高視頻處理速度。7、根據通信原理，設計一個無線對講機系統，能夠在一定范圍內實現清晰的語音通信。8、設計一個基于數字信號處理的音頻均衡系統，能夠根據用戶需求對音頻頻譜進行動態調整。9、設計一個基于ADC和微控制器的壓力測量系統，能夠測量0-100MPa的壓力，精度達到0.1MPa。10、在排序算法的比較中，穩定性是一個重要的特性。以下關于排序算法穩定性的描述，錯誤的是（）A.穩定的排序算法在排序過程中不會改變相同元素的相對順序B.冒泡排序、插入排序和歸并排序是穩定的排序算法C.選擇排序和快速排序是不穩定的排序算法D.排序算法的穩定性對于所有應用都是至關重要的，不穩定的算法不能使用11、紅黑樹也是一種自平衡的二叉搜索樹。假設我們正在研究一個紅黑樹。以下關于紅黑樹的描述，哪一項是不準確的？（）A.紅黑樹通過對節點顏色的約束來保持一定程度的平衡B.紅黑樹的插入和刪除操作相對復雜，但能保證較好的性能C.紅黑樹的查找操作的時間復雜度在平均情況下優于AVL樹D.紅黑樹在頻繁插入和刪除節點的情況下，性能比AVL樹更穩定12、當使用樹這種數據結構來存儲和組織數據時，二叉搜索樹是一種常見的類型。假設要在二叉搜索樹中快速查找一個特定的值，以下關于二叉搜索樹的性質，哪個是關鍵的（）A.左子樹的值都小于根節點，右子樹的值都大于根節點B.每個節點的度不超過2C.樹的高度是固定的D.節點的值是隨機分布的13、在一個數據壓縮算法中，需要構建一個頻率表來統計字符出現的頻率。以下哪種數據結構最適合存儲字符及其頻率信息？（）A.二叉樹，根據頻率構建B.哈希表，快速查找字符頻率C.棧，按順序存儲頻率D.隊列，先進先出處理字符14、利用通信技術，設計一個無線傳感器網絡節點，能夠采集環境數據并通過無線網絡將數據傳輸到匯聚節點。15、設計一個基于數字信號處理的音頻分離系統，將混合音頻中的不同聲音成分分離出來。16、設計一個簡易的智能小車控制系統，能夠通過遙控器或自動模式實現前進、后退、轉彎等動作，包括電機驅動電路和控制算法設計。17、設計一個音頻混音器，能夠將多路音頻信號進行混合，給出系統方案和電路實現。18、在數據結構中，查找操作是常見的需求。以下關于順序查找的描述，不正確的是（）A.從數組或鏈表的開頭依次比較每個元素，直到找到目標元素或遍歷完整個數據結構B.順序查找適用于無序的數據結構，時間復雜度為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.順序查找的實現簡單，但效率較低19、運用集成電路知識，設計一款用于智能手機的電源管理集成電路（PMIC），優化電池續航能力。20、設計一個基于光電傳感器的自動門控制系統，當有人靠近時自動開門，一段時間后自動關門。21、使用集成電路設計一個運算放大器，給出性能指標要求和電路設計方案，并進行仿真驗證。22、設計一個基于音頻DAC的音頻播放系統，支持高保真音頻輸出，采樣率不低于44.1kHz。23、設計一個數字溫度計濕度計電路，能夠同時測量環境溫度和濕度，溫度精度為±0.1℃，濕度精度為±2%RH。24、使用電力電子器件設計一個降壓型直流-直流變換器（BuckConverter），給出電路參數設計和效率分析。25、在一個實時操作系統中，任務調度是一個關鍵問題，需要根據任務的優先級、截止時間等因素進行快速的調度決策。以下哪種數據結構和算法常用于實時任務調度？（）A.優先級隊列和調度算法B.棧和后進先出調度C.隊列和先進先出調度D.集合和隨機調度26、設計一個簡單的圖像采集系統，使用攝像頭采集圖像數據，并通過接口傳輸到計算機進行處理和顯示，包括硬件接口設計和驅動程序編寫。27、設計一個基于Wi-FiDirect的無線打印服務器，支持多種打印機類型，給出系統架構和軟件實現。28、運用集成電路設計方法，設計一款用于電動汽車的電池管理芯片，具備電池狀態監測、充電控制和均衡功能。29、假設要實現一個字典數據結構，支持快速的插入、刪除和查找操作，并且能夠存儲大量的數據。以下哪種實現方式可能是最優的？（）A.基于鏈表的實現B.基于數組的實現C.基于哈希表的實現D.基于樹的實現30、利用電力電子技術設計一個太陽能充電控制器，實現對太陽能電池板輸出的電能進行有效管理和存儲。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某小區的物業管理系統需要存儲房屋信息，如房屋編號、業主姓名、房屋面積、物業費繳納情況等。系統要能夠快速查找特定房屋、按照房屋面積對房屋進行排序、新增房屋、修改業主信息、催繳物業費。請設計合適的數據結構和算法，并給出代碼實現和性能評估。2、（本題5分）某物流企業的貨物跟蹤系統需要記錄貨物的發貨地、收貨地、運輸路徑、當前位置、預計到達時間等信息。設計數據結構來實時更新貨物運輸狀態，支持按發貨地、收貨地等條件進行查詢，能夠及時處理運輸過程中的異常情況。3、（本題5分）一個文件系統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構存儲。請設計算法實現以下功能：（1）創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）遍歷整個文件系統并輸出目錄和文件結構。分析所設計算法的時間復雜度和空間復雜度。4、（本題5分）某快遞公司的包裹跟蹤系統需要對包裹的運輸路徑和狀態進行管理。包裹信息包括包裹編號、起始地、目的地、當前位置、狀態等。這些信息以雙端隊列的形式存儲。請設計算法實現以下功能：（1）查詢某個包裹的當前位置和狀態；（2）包裹到達一個新的地點時更新其信息；（3）按照目的地對包裹進行排序；（4）統計處于運輸中、已送達和異常狀態的包裹數量。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。5、（本題5分）一個在線房產中介系統需要管理房源信息、房東信息、租客需求、租賃合同等。設計數據結構來實現房源的發布、租客需求的匹配、合同的簽訂和管理，能夠保障交易的安全和透明。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）說明二叉樹的遍歷算法在二叉樹的按層打印問題、樹的邊界問題中的應用。2、（本題5分）詳細說明在哈夫曼編碼中，如何根據字符出現的頻率構建最優編碼，以及如何解碼壓縮后的文件。3、（本題5分）深入分析在具有n個頂點和e條邊的無向圖中，如何使用克魯斯卡爾（Kruskal）算法求解最大生成樹，并說明與求解最小生成樹的區別。4、（本題5分）詳細闡述在堆的實現細節中，如何