自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)科學(xué)基礎(chǔ)》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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)無線通信系統(tǒng)中的抗衰落接收電路，能夠有效應(yīng)對多徑衰落，提高信號接收質(zhì)量，并進(jìn)行性能測試。2、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的無線充電發(fā)射端電路，能夠?yàn)榻邮赵O(shè)備提供穩(wěn)定的無線充電功率，給出電路設(shè)計(jì)和效率分析。3、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表故障診斷電路，能夠自動檢測電壓表的故障，并給出故障提示。4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬乘法器和運(yùn)放的乘法型ADC轉(zhuǎn)換電路，分析其轉(zhuǎn)換精度和速度。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字溫度傳感器和無線傳輸模塊的冷鏈物流溫度監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測貨物運(yùn)輸過程中的溫度變化。6、在一個(gè)實(shí)時(shí)交通監(jiān)控系統(tǒng)中，需要快速更新道路的擁堵狀態(tài)，并能夠查詢某條道路的當(dāng)前狀態(tài)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.二叉平衡樹，能夠保持平衡，查找和更新效率較高，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜B.跳表，通過多層索引提高查找和更新效率，實(shí)現(xiàn)相對簡單C.線段樹，常用于區(qū)間查詢和更新，但對于單個(gè)元素的操作相對復(fù)雜D.紅黑樹，自平衡的二叉搜索樹，保證了較好的性能7、在一個(gè)循環(huán)隊(duì)列中，隊(duì)滿的條件是(rear+1)%maxSize==front，隊(duì)空的條件是front==rear。假設(shè)隊(duì)列的最大容量為5，當(dāng)前front=2，rear=1，此時(shí)進(jìn)行入隊(duì)操作是否可行？（）A.可行B.不可行C.不確定D.以上都不對8、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻放大器擴(kuò)展電路，能夠增加放大器的輸出功率和音質(zhì)，并且具有失真檢測功能。9、設(shè)計(jì)一個(gè)高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采樣率達(dá)到50MSa/s，分辨率為12位，存儲深度為1MB，說明硬件選型和軟件驅(qū)動編寫。10、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽能路燈控制器，能夠根據(jù)環(huán)境光強(qiáng)自動控制路燈的開關(guān)和亮度，描述電路原理和控制策略。11、設(shè)計(jì)一個(gè)智能水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測水質(zhì)參數(shù)如pH值、溶解氧等，并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和分析，闡述系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件功能。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于LoRaWAN的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)低功耗遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，給出硬件架構(gòu)和軟件流程。13、設(shè)計(jì)一個(gè)射頻收發(fā)電路，工作在特定頻段，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的信號發(fā)射和接收，同時(shí)具備良好的線性度和靈敏度。14、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字示波器探頭電路，能夠?qū)⑤斎胄盘栟D(zhuǎn)換為適合示波器測量的信號，并且具有衰減和補(bǔ)償功能。15、設(shè)計(jì)一個(gè)用于智能電表的通信模塊，支持GPRS或NB-IoT通信方式，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸和抄表功能，給出硬件設(shè)計(jì)和通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)。16、設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星通信地面站的接收系統(tǒng)，包括天線、低噪聲放大器、下變頻器等模塊，計(jì)算接收靈敏度。17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號處理的語音合成系統(tǒng)，能夠?qū)⑽谋巨D(zhuǎn)換為自然流暢的語音。18、以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合用于實(shí)現(xiàn)LRU（最近最少使用）頁面置換算法？（）A.隊(duì)列B.棧C.哈希表D.雙向鏈表19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字圖像處理的運(yùn)動目標(biāo)檢測與跟蹤系統(tǒng)，能夠在復(fù)雜背景下準(zhǔn)確檢測和跟蹤運(yùn)動目標(biāo)。20、設(shè)計(jì)一個(gè)光控開關(guān)電路，當(dāng)環(huán)境光照強(qiáng)度低于一定值時(shí)，自動打開照明設(shè)備，當(dāng)光照強(qiáng)度高于一定值時(shí)，自動關(guān)閉照明設(shè)備。21、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬乘法器的乘法型數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），分析其性能和誤差。22、考慮到一個(gè)分布式緩存系統(tǒng)，需要在多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間同步數(shù)據(jù)，并處理節(jié)點(diǎn)的加入和離開。為了實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)同步和容錯，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和技術(shù)可能會被用到？（）A.一致性哈希B.分布式鎖C.分布式事務(wù)D.分布式隊(duì)列23、設(shè)計(jì)一個(gè)用于數(shù)控機(jī)床的位置控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的位置定位和運(yùn)動控制，說明控制算法和驅(qū)動器配置。24、運(yùn)用集成電路知識，設(shè)計(jì)一款用于智能手機(jī)的電源管理集成電路（PMIC），優(yōu)化電池續(xù)航能力。25、鏈表是另一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，與數(shù)組相比具有不同的特點(diǎn)。以下關(guān)于鏈表的描述，不正確的是：（）A.鏈表中的元素通過指針鏈接在一起，存儲位置可以是不連續(xù)的，插入和刪除操作只需修改指針，效率較高B.單向鏈表只能從表頭向表尾遍歷，而雙向鏈表可以從表頭和表尾雙向遍歷，更加靈活C.鏈表的查找操作需要從頭節(jié)點(diǎn)依次遍歷，效率相對較低，但在不知道元素位置的情況下仍能進(jìn)行插入和刪除D.鏈表不需要預(yù)先分配連續(xù)的存儲空間，因此不會出現(xiàn)存儲空間浪費(fèi)的情況，且其內(nèi)存使用效率總是高于數(shù)組二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）探討在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的無向圖中，如何進(jìn)行圖的連通分量的合并操作。2、（本題5分）詳細(xì)說明如何在一個(gè)無向圖中判斷是否為二部圖，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。3、（本題5分）分析在不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，如何有效地存儲和操作稀疏矩陣，如三元組表和十字鏈表。4、（本題5分）說明隊(duì)列的先進(jìn)先出（FIFO）特性對解決哪些問題有幫助，并舉例說明。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）使用隊(duì)列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一個(gè)銀行排隊(duì)叫號系統(tǒng)，模擬客戶的排隊(duì)和服務(wù)過程。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，利用隊(duì)列結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)層次遍歷二叉樹，并輸出每一層的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示通信網(wǎng)絡(luò)中的信號傳輸，實(shí)現(xiàn)信號的最優(yōu)路徑和延遲分析功能。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示城市公交網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)公交線路的規(guī)劃和換乘查詢功能。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示電路圖，實(shí)現(xiàn)電路中兩點(diǎn)之間的連通性檢查功能。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某電商平臺需要對用戶的購買記錄進(jìn)行分析，以了解用戶的消費(fèi)習(xí)慣。購買記錄以鏈表形式存儲，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含用戶ID、商品ID、購買時(shí)間和購買金額等信息。請?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）統(tǒng)計(jì)每個(gè)用戶的總消費(fèi)金額；（2）找出消費(fèi)金額最高的前10個(gè)用戶；（3）按照購買時(shí)間對購買記錄進(jìn)行排序。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題10分）某城市的公共交通卡管理系統(tǒng)需要記錄用戶信息、充值記錄、消費(fèi)記錄和卡余額等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，實(shí)現(xiàn)用戶的注冊、充值、消費(fèi)和掛失操作，充值和消費(fèi)記錄的查詢和統(tǒng)計(jì)，以及卡余額的實(shí)時(shí)更新，并能夠防范欺詐行為和保障用戶資金安全。3、（本題10分）某醫(yī)院的藥品庫存管理系統(tǒng)需