裝訂線裝訂線PAGE2第1頁，共3頁山東交通學院《數據科學算法》

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、設計一個無線通信模塊電路，能夠實現短距離無線數據傳輸，傳輸距離在100米以內，數據傳輸速率為1Mbps。2、設計一個電子秤數據存儲電路，能夠將電子秤的測量數據存儲在本地或云端，方便查詢和分析。3、設計一個基于光電傳感器的自動門控制系統，當檢測到有人靠近時自動開門，一段時間后自動關門。4、歸并排序是一種基于分治思想的排序算法。以下關于歸并排序的說法，正確的是：（）A.歸并排序將數組不斷分成兩半，分別排序后再合并，合并過程比較復雜B.歸并排序在任何情況下的時間復雜度都是O(n^2)，效率較低C.歸并排序不是一種穩定的排序算法，可能改變相同元素的順序D.歸并排序的空間復雜度較低，不需要額外的輔助空間5、使用集成電路設計一個音頻功率放大器，要求輸出功率達到一定值，同時具有良好的音質和低噪聲。6、設計一個基于FPGA的數字信號濾波系統，支持在線參數調整和實時濾波，給出硬件設計和濾波算法優化。7、若要對n個不同的關鍵字進行冒泡排序，在最壞情況下，其比較次數為？（）A.n(n-1)/2B.nlog2nC.n^2D.n8、設計一個基于光纖通信的遠程數據傳輸系統，能夠在長距離傳輸中保持高速和穩定的數據傳輸性能。9、使用單片機設計一個智能空氣質量監測儀，能夠檢測多種污染物濃度并顯示，當空氣質量超標時進行報警。10、設計一個電子血壓計數據分析與預警電路，能夠對血壓計測量的數據進行分析，當血壓異常時發出預警信號。11、在一個交通流量監測系統中，需要實時記錄不同路段的車輛數量，并能夠快速地找出車輛數量最多的路段和最少的路段。此外，還需要能夠動態地更新路段的車輛數量信息。對于這樣的需求，以下哪種數據結構最為合適？（）A.優先隊列，能夠快速獲取最大或最小元素B.紅黑樹，保持數據的有序性并支持高效的插入和刪除C.跳表，實現快速的查找、插入和刪除操作D.線段樹，用于處理區間的統計和更新問題12、二叉搜索樹是一種特殊的二叉樹，具有特定的性質和用途。以下關于二叉搜索樹的描述，錯誤的是：（）A.左子樹上所有節點的值均小于根節點的值，右子樹上所有節點的值均大于根節點的值B.對二叉搜索樹進行中序遍歷，可以得到一個有序的序列C.二叉搜索樹的查找、插入和刪除操作的平均時間復雜度都是O(logn)D.二叉搜索樹一定是平衡的，即左右子樹的高度差不超過113、利用數字邏輯電路設計一個數字電壓表，能夠測量直流電壓并以數字形式顯示，給出測量精度和量程。14、數據結構是計算機存儲、組織數據的方式。在研究數據結構時，線性表是一種基礎的數據結構。以下關于線性表的描述中，錯誤的是（）A.線性表可以順序存儲，也可以鏈式存儲B.順序存儲的線性表可以隨機訪問其中的任意元素C.鏈式存儲的線性表在插入和刪除元素時效率較高D.線性表中的元素必須是連續存儲的，中間不能有空隙15、設計一個基于音頻運放的耳機放大器，輸出功率不小于500mW，失真度小于0.1%。16、根據通信原理，設計一個衛星導航接收機的前端電路，能夠接收和解碼衛星導航信號。17、設計一個計算機網絡中的IP地址分配方案，滿足特定網絡規模和拓撲結構的需求。18、設計一個衛星導航系統中的多星座融合定位算法，評估定位精度的提升效果。19、設計一個基于LoRaWAN的物聯網終端設備，實現低功耗遠距離數據傳輸，給出硬件架構和軟件流程。20、設計一個基于DSP的語音處理系統，能夠實現語音的采集、編碼、解碼和播放，給出系統的硬件架構和軟件算法流程。21、設計一個通信系統中的軟件定義無線電（SDR）平臺，實現靈活的調制解調功能。22、設計一個數字信號處理器（DSP）音頻處理電路，能夠實現音頻信號的混音、特效等處理功能。23、設計一個基于PLC的物料輸送系統控制系統，能夠根據不同的物料需求實現自動輸送和分揀功能。24、設計一個音頻均衡器，能夠對音頻信號進行5段均衡調節，給出系統方案和濾波器參數計算。25、設計一個基于音頻功率放大器的汽車音響系統，具備四路輸出，總功率不小于100W。26、想象一個網絡數據包的緩存系統，數據包按照到達的先后順序存儲，并且當緩存滿時需要刪除最早到達的數據包。以下哪種數據結構適合實現這個緩存？（）A.循環隊列，能夠實現先進先出，并且容易判斷滿和空的狀態B.棧，后進先出，不符合數據包的處理順序C.優先隊列，根據優先級處理，不適合按到達順序處理D.圖，用于表示復雜的關系，不適合簡單的數據包緩存27、設計一個光控開關電路，當環境光照強度低于一定值時，自動打開照明設備，當光照強度高于一定值時，自動關閉照明設備。28、設計一個智能電表的通信接口電路，能夠與上位機進行數據通信，包括接口類型選擇和電路設計。29、設計一個基于運算放大器的差分放大器電路，具有高共模抑制比和低噪聲特性。30、設計一個基于光電編碼器的電機位置測量系統，能夠精確測量電機的轉動角度和位置。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某在線音樂教學平臺需要記錄課程信息、學生信息、學習進度、作業完成情況等。設計數據結構來支持教學過程的管理，實現課程安排、學生學習情況跟蹤、作業批改和成績統計，能夠為學生提供個性化的學習方案。2、（本題5分）某公司的員工管理系統需要存儲員工的基本信息，如員工編號、姓名、年齡、職位、工資等。系統要能夠快速查找特定員工的信息、按照工資高低對員工進行排序、新增和刪除員工記錄，并且支持對員工信息的修改。請確定合適的數據結構，并詳細闡述如何實現這些功能，包括算法設計和代碼實現，以及對性能的分析。3、（本題5分）某城市的交通管理系統需要實時監控道路的車流量，并根據車流量調整信號燈的時間。設計一種數據結構和算法，能夠快速地統計各個路段的車流量，并及時更新信號燈的控制策略。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）在一個在線旅游行程規劃系統中，用戶可以自定義旅游行程，包括景點、住宿、交通等安排。設計數據結構來存儲用戶的行程規劃，支持行程的修改、分享和評價，能夠根據用戶需求提供合理的行程建議和優化方案。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（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）算法求解最小瓶頸生成樹，并說明其特點和應用場景。2、（本題5分）對于一個用鏈表實現的雙向循環隊列，說明其入隊、出隊操作的實現方法，以及如何判斷隊列是否為空或已滿。3、（本題5分）闡述在并查集中，如何通過優化合并策略提高查詢和合并的效率。4、（本題5分）詳細闡述在具有n個頂點和e條邊的有向圖中，如何判斷是否存在回路，并給出具體的算法思想和實現步驟