自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁三亞航空旅游職業學院《數據科學與工程導論》

2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______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、字典樹（Trie）是一種用于存儲字符串的數據結構。對于字典樹的優勢和應用，以下描述哪一項是不正確的？（）A.字典樹在查找、插入和刪除字符串時效率很高B.常用于文本自動完成、詞頻統計等應用場景C.字典樹的空間利用率很高，適合存儲大量的字符串D.字典樹對于前綴匹配的查詢操作特別有效2、鏈表是一種常見的鏈式存儲結構。對于單鏈表，以下關于其特點的描述，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.可以方便地實現隨機訪問，時間復雜度為O(1)C.存儲空間不必連續，便于動態分配D.查找某一特定位置的元素，需要從頭開始遍歷，時間復雜度為O(n)3、設計一個基于微控制器的智能小車控制系統，實現小車的自動避障、循跡和速度控制等功能。4、設計一個微處理器中的簡單指令執行單元，能夠完成特定指令的取指、譯碼和執行過程。5、設計一個數字存儲示波器觸發電路，能夠根據特定的信號條件觸發示波器的采樣，提高測量的準確性。6、設計一個基于FPGA的視頻壓縮系統，采用H.264或H.265編碼標準，實現視頻數據的壓縮。7、設計一個數字圖像處理中的圖像超分辨率重建效果評估系統，分析重建質量。8、設計一個基于UWB技術的室內定位系統，定位精度達到厘米級，說明系統組成和定位算法。9、設計一個簡單的工業自動化控制系統，實現對生產線上設備的運行控制和狀態監測，闡述系統的架構和控制策略。10、假設要對一組整數進行排序，這些整數的范圍較小（例如0到100），并且數據量較大。以下哪種排序算法在這種情況下可能表現最佳？（）A.冒泡排序B.插入排序C.快速排序D.計數排序11、設計一個數字音頻播放器電路，能夠播放MP3、WAV等格式的音頻文件，具有音量調節、播放/暫停、上一曲/下一曲等功能。12、設計一個基于壓力傳感器的稱重系統，能夠測量較大物體的重量，并具有超載報警功能。13、在一個數據壓縮算法中，需要構建一個頻率字典來存儲字符出現的頻率，以便進行編碼。以下哪種數據結構適合用于實現這個頻率字典？（）A.哈希表B.平衡二叉搜索樹C.紅黑樹D.跳表14、在數據結構的優化中，有多種方法可以提高性能。假設我們正在優化一個數據結構。以下關于數據結構優化的描述，哪一項是不準確的？（）A.選擇合適的數據結構和算法是優化的基礎B.利用緩存局部性原理可以提高數據訪問的效率C.過度的優化可能會導致代碼的復雜性增加，反而降低了可維護性D.數據結構的優化只需要考慮時間復雜度的降低，空間復雜度可以忽略15、設計一個用于醫療成像設備的信號采集系統，如CT、MRI等，能夠實現高速、高精度的數據采集，給出系統架構和接口設計。16、對于一個需要對一組數據進行頻繁的隨機訪問和插入操作的數據結構。以下哪種數據結構可能在性能上表現較好？（）A.數組B.鏈表C.哈希表D.棧17、考慮一個在線考試系統，需要存儲大量的試題，并能夠根據試題的類型、難度等屬性進行快速的檢索和排序。同時，系統要支持試題的添加、修改和刪除操作。在這種情況下，以下哪種數據結構可能是最佳的選擇？（）A.堆，便于快速排序和獲取極值試題B.字典樹，適合對字符串類型的試題進行高效存儲和檢索C.平衡二叉樹，保持平衡以提高查找效率D.環形鏈表，實現試題的循環展示和操作18、假設正在設計一個數據庫的索引結構，需要支持快速的等值查詢、范圍查詢和排序操作。在這種情況下，以下哪種索引結構可能是最優的選擇？（）A.B樹索引，平衡樹結構，適用于多種查詢B.哈希索引，快速等值查詢，但不支持范圍查詢C.位圖索引，適合處理布爾值屬性的查詢D.全文索引，用于文本內容的搜索19、基于通信協議棧設計一個網絡通信模塊，支持多種網絡協議，實現數據的收發和處理。20、設計一個基于數字圖像處理技術的車牌識別系統，能夠對輸入的車輛圖像進行車牌定位、字符分割和識別，闡述算法流程和實現方法。21、考慮一個在線購物車系統，需要存儲用戶添加的商品信息，包括商品ID、數量和價格，并支持商品的添加、刪除和修改操作。以下哪種數據結構可能是最適合的？（）A.二叉搜索樹，根據商品ID存儲B.鏈表，動態管理商品信息C.數組，順序存儲購物車內容D.哈希表，快速定位商品22、哈希表是一種通過哈希函數將關鍵字映射到存儲位置的數據結構。在處理哈希沖突時，常見的方法有開放地址法和鏈地址法。使用鏈地址法處理哈希沖突時，以下關于其特點的描述，正確的是：（）A.查找效率較低B.空間利用率低C.適用于哈希函數沖突較少的情況D.可以有效地處理大量的沖突23、設計一個基于光電二極管和運放的光功率測量系統，能夠測量不同波長的光功率。24、根據數字信號處理理論，設計一個音頻頻譜分析儀，能夠顯示音頻信號的頻譜分布。25、設計一個太陽能路燈控制器智能管理與節能優化電路，能夠實現路燈的智能管理和節能優化，提高能源利用效率。26、設計一個模擬集成電路中反饋放大器的穩定性補償電路，分析補償效果和對性能的影響。27、設計一個高速數據采集卡，采樣率達到200MSa/s，分辨率為14位，輸入范圍為±10V，說明硬件選型和驅動開發。28、在一個圖的表示和處理中，如果圖的邊數相對較少，并且需要快速判斷兩個頂點之間是否存在邊，以下哪種圖的存儲結構可能是最優的？（）A.鄰接矩陣，直觀表示頂點之間的關系B.鄰接表，節省存儲空間C.十字鏈表，方便進行頂點和邊的操作D.邊集數組，集中存儲邊的信息29、設計一個基于單片機的智能垃圾桶，當垃圾裝滿時自動發送信號通知清理。30、在圖的遍歷算法中，深度優先搜索（DFS）和廣度優先搜索（BFS）都有各自的特點。假設要檢查一個圖是否存在環，以下哪種遍歷算法可能更適合（）A.DFSB.BFSC.兩種算法都不適合D.兩種算法都可以二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線投票系統需要對投票項目和投票人的選擇進行管理。投票項目信息包括項目編號、項目名稱、選項等，投票人信息包括投票人編號、選擇的選項等。這些信息以線段樹的形式存儲。請設計算法實現以下功能：（1）統計某個投票項目各個選項的票數；（2）新增一個投票項目；（3）修改投票人的選擇；（4）查詢票數最多的選項。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。2、（本題5分）某醫院的醫生排班管理系統需要存儲醫生的排班信息，如醫生編號、醫生姓名、科室、排班日期、上班時間、下班時間等。系統要支持快速查找特定醫生的排班、按照上班時間對排班進行排序、新增排班、修改排班以及刪除排班。請設計合理的數據結構和算法，并提供代碼實現和性能分析。3、（本題5分）某城市的停車場管理系統需要記錄車輛的入場時間、出場時間、車牌號和停車位置等信息。請設計合適的數據結構來存儲這些信息，實現車輛的入場登記、出場結算、車位查詢和停車費用計算，并能夠優化車位分配以提高停車場的利用率。4、（本題5分）某學校的選課系統需要管理課程、教師、學生選課信息和課程容量等。設計一種數據結構來存儲這些信息，實現課程的開設、學生選課、退課和課程容量的調整操作，并能夠快速查詢某門課程的選課情況和剩余容量。5、（本題5分）某電商平臺需要對商品進行分類管理，并支持快速查詢和更新商品信息。請設計合適的數據結構來存儲商品分類信息，包括分類名稱、編號、父分類等，并實現添加、刪除、查找和修改分類的操作。同時，考慮如何優化數據結構以提高操作的效率。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述如何在一個圖中使用弗洛伊德算法求解所有頂點對之間的最短路徑。2、（本題5分）解釋如何將一個二叉樹轉換為雙向鏈表，給出算法步驟和實現代碼，并分析其時間復雜度。3、（本題5分）解釋在圖的存儲中，鄰接多重表的特點和適用場景，并與鄰接矩陣和鄰接表進行比較。4、（本題5分）