裝訂線裝訂線PAGE2第1頁(yè)，共3頁(yè)新疆科技學(xué)院《數(shù)據(jù)科學(xué)算法》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30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)雷達(dá)系統(tǒng)中的脈沖壓縮模塊，實(shí)現(xiàn)大時(shí)寬帶寬積的脈沖信號(hào)壓縮，分析壓縮效果。2、設(shè)計(jì)一個(gè)溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控與預(yù)警電路，能夠通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)，當(dāng)溫度異常時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字圖像處理的醫(yī)學(xué)圖像分析系統(tǒng)，能夠輔助醫(yī)生進(jìn)行疾病診斷和治療。4、圖是一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在研究一個(gè)無(wú)向圖。以下關(guān)于圖的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.圖可以用鄰接矩陣或鄰接表來(lái)存儲(chǔ)，不同的存儲(chǔ)方式適用于不同的場(chǎng)景B.圖的深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索算法可以用于遍歷圖中的所有節(jié)點(diǎn)C.在無(wú)向圖中，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的邊是雙向的，邊的權(quán)值通常表示節(jié)點(diǎn)之間的距離或關(guān)系強(qiáng)度D.圖的最小生成樹(shù)是唯一的，無(wú)論使用哪種算法求解5、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鎖相放大器，能夠從強(qiáng)噪聲背景中提取微弱信號(hào)，給出系統(tǒng)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字電位器和濾波器的音頻均衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻各頻段的靈活均衡調(diào)節(jié)。7、數(shù)組是一種基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有一定的優(yōu)點(diǎn)和局限性。以下關(guān)于數(shù)組的說(shuō)法，不正確的是：（）A.數(shù)組的元素在內(nèi)存中是連續(xù)存儲(chǔ)的，便于隨機(jī)訪問(wèn)B.數(shù)組的長(zhǎng)度在定義后通常是固定的，不易動(dòng)態(tài)擴(kuò)展C.數(shù)組的插入和刪除操作在元素較多時(shí)，效率較高D.數(shù)組可以用于存儲(chǔ)相同類(lèi)型的數(shù)據(jù)元素，具有較高的存儲(chǔ)效率8、在鏈表這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含數(shù)據(jù)和指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針。假設(shè)存在一個(gè)單向鏈表，包含元素10、20、30、40、50，其中頭節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的值為10。如果要?jiǎng)h除值為30的節(jié)點(diǎn)，需要對(duì)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(diǎn)開(kāi)始遍歷，找到值為30的節(jié)點(diǎn)，將其直接刪除B.從頭節(jié)點(diǎn)開(kāi)始遍歷，找到值為30的節(jié)點(diǎn)，將其前一個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針指向其后一個(gè)節(jié)點(diǎn)C.從尾節(jié)點(diǎn)開(kāi)始遍歷，找到值為30的節(jié)點(diǎn)，將其刪除D.無(wú)需遍歷，直接刪除值為30的節(jié)點(diǎn)9、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器的保護(hù)電路，包括過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)和短路保護(hù)，給出電路結(jié)構(gòu)和工作原理。10、二叉樹(shù)是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有多種遍歷方式。假設(shè)存在一個(gè)二叉樹(shù)，其先序遍歷的結(jié)果是ABDECF，中序遍歷的結(jié)果是DBEAFC。請(qǐng)問(wèn)該二叉樹(shù)的后序遍歷結(jié)果是什么？（）A.DEBFCAB.DBEFCAC.DEBCFAD.DFEBCA11、在一個(gè)分布式系統(tǒng)中，需要對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步和合并。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合用于表示和處理這種分布式的數(shù)據(jù)？（）A.樹(shù)B.圖C.鏈表D.數(shù)組12、在一個(gè)有n個(gè)頂點(diǎn)的無(wú)向圖中，若要判斷圖中是否存在回路，使用深度優(yōu)先遍歷算法，其時(shí)間復(fù)雜度為？（）A.O(n)B.O(n+e)，其中e為邊數(shù)C.O(n^2)D.O(logn)13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于傳感器的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)溫度、濕度、光照強(qiáng)度、PM2.5等環(huán)境參數(shù)，并通過(guò)Wi-Fi將數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)。14、根據(jù)傳感器原理，設(shè)計(jì)一個(gè)用于智能農(nóng)業(yè)的土壤肥力檢測(cè)系統(tǒng)，能夠快速檢測(cè)土壤中的氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量。15、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于音頻功率放大器的保護(hù)電路，防止過(guò)載和短路損壞設(shè)備。16、平衡二叉樹(shù)是為了改進(jìn)二叉搜索樹(shù)在某些情況下性能不佳而提出的。以下關(guān)于平衡二叉樹(shù)的描述，正確的是（）A.平衡二叉樹(shù)的左右子樹(shù)高度差一定不超過(guò)1B.插入和刪除操作不會(huì)破壞平衡二叉樹(shù)的平衡性C.平衡二叉樹(shù)的查找效率一定高于二叉搜索樹(shù)D.所有的平衡二叉樹(shù)都是完全二叉樹(shù)17、字典樹(shù)（Trie樹(shù)）常用于字符串的存儲(chǔ)和查找。假設(shè)我們正在使用字典樹(shù)處理字符串集合。以下關(guān)于字典樹(shù)的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.字典樹(shù)利用字符串的公共前綴來(lái)節(jié)省存儲(chǔ)空間和提高查找效率B.插入和查找操作在字典樹(shù)中的時(shí)間復(fù)雜度與字符串的長(zhǎng)度有關(guān)C.字典樹(shù)可以方便地實(shí)現(xiàn)字符串的前綴匹配和搜索功能D.字典樹(shù)適合存儲(chǔ)大量短字符串，對(duì)于長(zhǎng)字符串效果不佳18、在一個(gè)m行n列的二維數(shù)組中，按行優(yōu)先存儲(chǔ)時(shí)，元素a[i][j]的存儲(chǔ)地址與a[0][0]的存儲(chǔ)地址之間相差的元素個(gè)數(shù)為？（）A.i*n+jB.j*m+iC.i*m+jD.j*n+i19、在一個(gè)大頂堆中，若父節(jié)點(diǎn)的索引為i，則其左子節(jié)點(diǎn)的索引為？（）A.2i+1B.2iC.2i-1D.i/220、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32的無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，采用FOC控制算法，實(shí)現(xiàn)精確調(diào)速和位置控制，給出系統(tǒng)組成和軟件流程。21、設(shè)計(jì)一個(gè)用于醫(yī)療成像設(shè)備的信號(hào)采集系統(tǒng)，如CT、MRI等，能夠?qū)崿F(xiàn)高速、高精度的數(shù)據(jù)采集，給出系統(tǒng)架構(gòu)和接口設(shè)計(jì)。22、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和攝像頭的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)檢測(cè)視頻中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。23、假設(shè)正在開(kāi)發(fā)一個(gè)圖像識(shí)別系統(tǒng)，需要對(duì)圖像的特征向量進(jìn)行存儲(chǔ)和分類(lèi)。為了能夠快速地找到相似的特征向量和進(jìn)行分類(lèi)操作，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最有用的？（）A.K-D樹(shù)，用于多維數(shù)據(jù)的搜索和分類(lèi)B.B樹(shù)，高效存儲(chǔ)和檢索大量數(shù)據(jù)C.線段樹(shù)，處理圖像特征的區(qū)間信息D.并查集，合并相似的特征向量24、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鎖相環(huán)頻率合成器，能夠輸出頻率在1MHz至1GHz范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的正弦波，給出系統(tǒng)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。25、在一個(gè)人工智能的模型訓(xùn)練過(guò)程中，需要存儲(chǔ)和處理大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和參數(shù)，并能夠快速地進(jìn)行迭代和優(yōu)化。為了支持高效的模型訓(xùn)練，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和技術(shù)可能是最常用的？（）A.張量和并行計(jì)算B.鏈表和串行計(jì)算C.棧和遞歸計(jì)算D.隊(duì)列和分布式計(jì)算26、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙的無(wú)線鼠標(biāo)，能夠與計(jì)算機(jī)進(jìn)行穩(wěn)定的無(wú)線連接，實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的基本操作功能。27、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于音頻前置放大器的噪聲抑制電路，降低背景噪聲。28、運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字音頻均衡器，用戶可以根據(jù)自己的喜好調(diào)整不同頻段的音量。29、根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星通信地面站的天線跟蹤控制系統(tǒng)，確保天線始終對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。30、考慮一個(gè)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，需要對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析，存儲(chǔ)語(yǔ)音片段的特征信息，并能夠快速地進(jìn)行匹配和識(shí)別。對(duì)于這樣的系統(tǒng)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.循環(huán)鏈表，存儲(chǔ)連續(xù)的語(yǔ)音片段B.雙鏈表，方便前后雙向訪問(wèn)語(yǔ)音數(shù)據(jù)C.二叉堆，快速獲取重要的語(yǔ)音特征D.哈希桶，快速定位特定的語(yǔ)音特征二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)在線考試系統(tǒng)需要對(duì)考生的答題情況和成績(jī)進(jìn)行管理。考生信息包括考生編號(hào)、姓名、答題記錄、成績(jī)等。這些信息以伸展樹(shù)的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）插入新考生的答題情況和成績(jī)；（2）根據(jù)成績(jī)查找考生排名；（3）修改考生的答題記錄和成績(jī)；（4）刪除缺考考生的信息。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）在一個(gè)在線課程學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，學(xué)生需要完成一系列的課程任務(wù)，每個(gè)任務(wù)有不同的要求和截止日期。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)記錄學(xué)生的任務(wù)完成情況，包括已完成任務(wù)、未完成任務(wù)、任務(wù)提交時(shí)間、得分等，能夠?qū)崟r(shí)跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度并及時(shí)提醒學(xué)生即將到期的任務(wù)。3、（本題5分）某高校的課程管理系統(tǒng)需要對(duì)課程的選課信息進(jìn)行處理。選課信息包括課程編號(hào)、課程名稱(chēng)、授課教師、選課學(xué)生名單等。這些信息以隊(duì)列和棧的組合形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）按照選課先后順序輸出選課學(xué)生名單；（2）撤銷(xiāo)某個(gè)學(xué)生的選課；（3）統(tǒng)計(jì)每門(mén)課程的選課人數(shù)；（4）調(diào)整選課順序，將優(yōu)先選課的學(xué)生排在前面。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）一個(gè)在線游戲的排行榜系統(tǒng)需要記錄玩家的得分和排名信息。玩家信息包括玩家ID、得分、排名。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)排行榜的實(shí)時(shí)更新，能夠快速查詢玩家的排名、計(jì)算排名變化，并支持新玩家的加入和舊玩家的退出。5、（本題5分）一個(gè)電商倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)存管理系統(tǒng)需要對(duì)商品的庫(kù)存數(shù)量和出入庫(kù)記錄進(jìn)行管理。商品信息包括商品編號(hào)、名稱(chēng)、庫(kù)存數(shù)量、出入庫(kù)記錄等。考慮使用靜態(tài)鏈表來(lái)存儲(chǔ)這些信息。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢某種商品的庫(kù)存數(shù)量；（2）商品入庫(kù)時(shí)增加庫(kù)存數(shù)量并記錄；（3）商品出庫(kù)時(shí)減少庫(kù)存數(shù)量并記錄；（4）統(tǒng)計(jì)庫(kù)存數(shù)量低于預(yù)警值的商品種類(lèi)。分析所設(shè)計(jì)算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）論述AVL樹(shù)在插入和刪除操作時(shí)的平衡調(diào)整對(duì)樹(shù)的整體結(jié)構(gòu)的影響。2、（本題5分）闡述在無(wú)向圖中，如何使用普里姆算法和克魯斯卡爾算法構(gòu)建最小生成樹(shù)，比較兩種算法的特點(diǎn)和適用情況。3、（本題5分）詳細(xì)闡述在具有n個(gè)頂點(diǎn)的圖中，如何使用迪杰斯特拉（Dijkstra）算法求解每對(duì)頂點(diǎn)之間的最短路徑，并分析其時(shí)間復(fù)雜度