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頁武漢科技職業(yè)學院《數(shù)據(jù)科學與工程引論》

2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、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、設計一個音頻放大器擴展電路，能夠增加放大器的輸出功率和音質，并且具有失真檢測功能。2、設計一個基于STM32的智能家居控制系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)對燈光、窗簾、空調等設備的控制，描述系統(tǒng)的硬件架構和軟件編程。3、設計一個數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，能夠對輸入圖像進行灰度化、濾波、邊緣檢測等基本操作，顯示處理結果。4、考慮一個任務調度系統(tǒng)，有多個任務按照優(yōu)先級和提交時間進行調度執(zhí)行。以下哪種數(shù)據(jù)結構可以有效地管理這些任務，并保證高優(yōu)先級或早提交的任務先執(zhí)行？（）A.優(yōu)先隊列，根據(jù)優(yōu)先級和時間排序B.數(shù)組，通過索引訪問任務C.鏈表，按照提交順序存儲任務D.棧，先進后出執(zhí)行任務5、設計一個音頻均衡器，能夠對不同頻段的音頻信號進行增益調節(jié)，給出系統(tǒng)方案和濾波器設計。6、假設要實現(xiàn)一個字典數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。以下哪種實現(xiàn)方式可能是最優(yōu)的？（）A.基于鏈表的實現(xiàn)B.基于數(shù)組的實現(xiàn)C.基于哈希表的實現(xiàn)D.基于樹的實現(xiàn)7、采用模擬電子技術設計一個直流電機調速系統(tǒng)，能夠通過改變輸入電壓實現(xiàn)電機轉速的調節(jié)，并保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。8、設計一個數(shù)字音頻編碼和解碼系統(tǒng)，采用特定的編碼算法，比較編碼前后的音頻質量和數(shù)據(jù)壓縮率。9、根據(jù)數(shù)字信號處理知識，設計一個數(shù)字音樂合成器，能夠生成各種樂器的聲音和音樂旋律。10、在數(shù)據(jù)結構的實現(xiàn)中，動態(tài)內存分配是常見的操作。假設我們正在動態(tài)分配內存來存儲數(shù)據(jù)結構。以下關于動態(tài)內存分配的描述，哪一項是不準確的？（）A.使用動態(tài)內存分配可以根據(jù)實際需求靈活地調整數(shù)據(jù)結構的大小B.動態(tài)內存分配需要注意內存泄漏和內存碎片的問題C.釋放動態(tài)分配的內存時，必須使用對應的釋放函數(shù)，否則會導致內存泄漏D.只要程序正常結束，動態(tài)分配的內存會自動釋放，不需要手動處理11、設計一個數(shù)字圖像處理中的圖像壓縮算法，如JPEG，實現(xiàn)圖像的高效壓縮，比較壓縮前后的圖像質量。12、運用集成電路工藝，設計一款用于航空航天的抗輻射數(shù)字集成電路，確保在惡劣環(huán)境下正常工作。13、設計一個模擬信號的濾波電路，能夠有效地濾除特定頻率范圍內的噪聲，如低通、高通、帶通或帶阻濾波器。14、設計一個太陽能充電控制器，能夠對太陽能電池板的輸出進行控制和管理，實現(xiàn)對蓄電池的有效充電，包括電路設計和控制策略。15、設計一個電子秤數(shù)據(jù)存儲電路，能夠將電子秤的測量數(shù)據(jù)存儲在本地或云端，方便查詢和分析。16、在圖的存儲結構中，鄰接多重表主要用于解決鄰接表在某些操作上的不便。假設需要頻繁地判斷兩個頂點之間是否存在邊，以下關于鄰接多重表的特點，哪個是相關的優(yōu)勢（）A.節(jié)省存儲空間B.便于邊的刪除和插入C.快速判斷邊的存在性D.以上都不是17、設計一個數(shù)字鑒頻器，能夠測量輸入信號的頻率變化，精度達到10Hz，給出電路結構和工作原理。18、設計一個用于智能音箱的語音處理模塊，能夠實現(xiàn)語音喚醒、識別和合成，給出系統(tǒng)架構和算法實現(xiàn)。19、堆是一種特殊的數(shù)據(jù)結構，常用于實現(xiàn)優(yōu)先隊列。以下關于堆的性質，正確的是：（）A.大根堆中，每個節(jié)點的值都大于或等于其孩子節(jié)點的值B.小根堆中，根節(jié)點的值一定是堆中最小的值C.堆可以用數(shù)組實現(xiàn)，通過特定的計算方式可以快速定位節(jié)點的父子關系D.對堆進行插入和刪除操作后，不需要重新調整堆的結構以保持其性質20、考慮到一個圖像識別系統(tǒng)，需要對圖像中的像素進行快速的鄰域訪問和操作，以檢測圖像的特征。以下哪種數(shù)據(jù)結構可以有效地支持這種鄰域操作？（）A.二維數(shù)組B.十字鏈表C.鄰接表D.矩陣21、在數(shù)據(jù)結構的選擇中，需要根據(jù)具體的應用場景和性能要求進行決策。假設我們要設計一個數(shù)據(jù)存儲方案。以下關于數(shù)據(jù)結構選擇的描述，哪一項是不準確的？（）A.如果需要頻繁進行插入和刪除操作，且對查找效率要求不高，可以選擇鏈表B.如果數(shù)據(jù)量較大且需要高效的查找和排序，二叉搜索樹是一個較好的選擇C.對于需要支持范圍查詢的數(shù)據(jù)，B+樹通常比二叉搜索樹更合適D.無論什么情況，選擇數(shù)據(jù)結構時只考慮操作的時間復雜度，不需要考慮空間復雜度22、設計一個基于藍牙4.0技術的智能血壓計，能夠實時監(jiān)測血壓變化，并提供健康建議。23、在一個最小堆中，刪除堆頂元素后，需要重新調整堆以保持其性質。以下哪種操作是正確的？（）A.將最后一個元素移到堆頂，然后向下調整B.將第一個元素移到末尾，然后向上調整C.重新構建整個堆D.不進行任何操作24、AVL樹是一種平衡二叉搜索樹。假設我們正在使用一個AVL樹。以下關于AVL樹的描述，哪一項是不準確的？（）A.AVL樹通過旋轉操作保持左右子樹的高度差不超過1，從而保證平衡B.插入和刪除節(jié)點后，可能需要進行多次旋轉操作來恢復AVL樹的平衡C.AVL樹的查找、插入和刪除操作的時間復雜度在最壞情況下均為O(logn)D.AVL樹的空間復雜度比普通二叉搜索樹高很多，不適合在內存受限的環(huán)境中使用25、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(jié)點的值均小于根節(jié)點的值，右子樹上所有節(jié)點的值均大于根節(jié)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126、想象一個網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的緩存系統(tǒng)，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)包。以下哪種數(shù)據(jù)結構適合實現(xiàn)這個緩存？（）A.循環(huán)隊列，能夠實現(xiàn)先進先出，并且容易判斷滿和空的狀態(tài)B.棧，后進先出，不符合數(shù)據(jù)包的處理順序C.優(yōu)先隊列，根據(jù)優(yōu)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(shù)據(jù)包緩存27、設計一個基于模擬移相器和鎖相環(huán)的相位跟蹤系統(tǒng)，實現(xiàn)對輸入信號相位的精確跟蹤。28、在二叉搜索樹中，左子樹的所有節(jié)點值都小于根節(jié)點值，右子樹的所有節(jié)點值都大于根節(jié)點值。假設存在一個二叉搜索樹，插入一系列值：50、30、70、20、40、60、80。在插入這些值后，要查找值為60的節(jié)點，以下哪種查找路徑是正確的？（）A.50-70-60B.50-30-40-60C.50-70-80-60D.50-30-20-6029、設計一個光耦隔離電路，實現(xiàn)輸入輸出信號的電氣隔離，給出電路參數(shù)和應用場景。30、設計一個無線通信模塊抗干擾與加密電路，能夠提高無線通信的抗干擾能力，并對通信數(shù)據(jù)進行加密保護。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某醫(yī)院的藥品庫存管理系統(tǒng)需要對藥品的種類、數(shù)量和有效期進行管理。藥品信息包括藥品編號、名稱、數(shù)量、有效期等。這些信息以哈希桶的形式存儲。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）查詢某種藥品的庫存數(shù)量和有效期；（2）藥品入庫時添加信息；（3）藥品過期時刪除信息；（4）統(tǒng)計即將過期的藥品數(shù)量。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。2、（本題5分）在一個電商平臺的商品推薦系統(tǒng)中，需要根據(jù)用戶的瀏覽歷史、購買記錄和相似用戶的行為來為用戶推薦商品。請設計數(shù)據(jù)結構來存儲這些數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)推薦算法，能夠快速為用戶生成準確的商品推薦列表，同時考慮實時更新和個性化需求。3、（本題5分）某電商直播平臺需要記錄主播的信息、直播時間、商品銷售數(shù)據(jù)和觀眾互動情況。設計數(shù)據(jù)結構來支持平臺的運營分析和主播管理。4、（本題5分）一個醫(yī)院的掛號系統(tǒng)需要記錄患者的掛號信息，包括患者姓名、身份證號、掛號科室、醫(yī)生姓名、掛號時間、就診狀態(tài)等。請設計數(shù)據(jù)結構來管理這些掛號數(shù)據(jù)，支持快速查找患者的掛號記錄、按照科室或醫(yī)生分類查詢、更新就診狀態(tài)，并統(tǒng)計每個科室的掛號人數(shù)。5、（本題5分）某學校的圖書館管理系統(tǒng)需要記錄大量的圖書信息，包括圖書編號、書名、作者、出版社、出版年份、館藏數(shù)量、借閱狀態(tài)等。請為該系統(tǒng)設計數(shù)據(jù)結構，能夠快速查找特定圖書、按作者或出版社分類查詢、統(tǒng)計熱門圖書，并支持新書的入庫和舊書的刪除操作。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在一個單鏈表中，如何實現(xiàn)鏈表的反轉操作？請給出具體的算法步驟和代碼示例。2、（本題5分）詳細說明在字符串操作中，如何實現(xiàn)字符串的加密和解密。3、（本題5分）詳細闡述B樹中如何處理節(jié)點的刪除導致下溢的情況。4、（本題5分）詳細論述在一個具有