學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)江南大學(xué)《數(shù)據(jù)科學(xué)與工程引論》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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、二叉樹(shù)常用于實(shí)現(xiàn)查找操作，以下關(guān)于二叉樹(shù)查找效率的描述，正確的是：（）A.二叉樹(shù)的查找效率與樹(shù)的高度成正比，樹(shù)越高查找越慢B.平衡二叉樹(shù)的查找效率一定高于普通二叉樹(shù)C.滿二叉樹(shù)的查找效率最高，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)最規(guī)整D.無(wú)論二叉樹(shù)的結(jié)構(gòu)如何，查找操作的時(shí)間復(fù)雜度都是O(n)2、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的程控交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)若干用戶之間的通話連接和切換，考慮通話質(zhì)量和資源分配等問(wèn)題。3、設(shè)計(jì)一個(gè)光耦隔離的模擬量輸入模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)0至5V模擬信號(hào)的隔離采集，給出電路參數(shù)和應(yīng)用示例。4、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器，采用甲乙類放大方式，輸出功率為50W，負(fù)載為8Ω，給出電路原理圖和元件參數(shù)選擇。5、設(shè)計(jì)一個(gè)同步數(shù)字體系（SDH）的幀結(jié)構(gòu)生成和解析模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的復(fù)用和解復(fù)用功能。6、想象一個(gè)地圖應(yīng)用，需要存儲(chǔ)不同地點(diǎn)之間的距離信息，并能夠快速找到兩個(gè)地點(diǎn)之間的最短路徑。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最有效的？（）A.鄰接矩陣結(jié)合深度優(yōu)先搜索算法，能表示完整的圖結(jié)構(gòu)，但對(duì)于大規(guī)模圖效率較低B.鄰接表結(jié)合廣度優(yōu)先搜索算法，節(jié)省空間，適合查找最短路徑C.十字鏈表結(jié)合迪杰斯特拉算法，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度大D.哈希圖結(jié)合A*算法，適用于復(fù)雜的啟發(fā)式搜索，但對(duì)簡(jiǎn)單地圖可能過(guò)于復(fù)雜7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于音頻DAC的音頻播放系統(tǒng)，支持高保真音頻輸出，采樣率不低于44.1kHz。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于無(wú)線通信技術(shù)的智能水質(zhì)監(jiān)測(cè)浮標(biāo)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)水域的水質(zhì)參數(shù)并遠(yuǎn)程傳輸。9、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)中，動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配是常見(jiàn)的操作。假設(shè)我們正在動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配可以根據(jù)實(shí)際需求靈活地調(diào)整數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的大小B.動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配需要注意內(nèi)存泄漏和內(nèi)存碎片的問(wèn)題C.釋放動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存時(shí)，必須使用對(duì)應(yīng)的釋放函數(shù)，否則會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏D.只要程序正常結(jié)束，動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存會(huì)自動(dòng)釋放，不需要手動(dòng)處理10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的智能養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)的溫度、濕度、氨氣濃度等參數(shù)。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于555定時(shí)器的三角波發(fā)生器，輸出頻率在10Hz至100Hz連續(xù)可調(diào)，說(shuō)明電路原理和元件選擇。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的電子秤系統(tǒng)，能夠測(cè)量物體的重量，并具有去皮、計(jì)價(jià)等功能。13、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器的散熱系統(tǒng)，保證放大器在高功率輸出時(shí)的穩(wěn)定工作，給出散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和熱分析。14、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)中，實(shí)踐是非常重要的。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.通過(guò)實(shí)際編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以加深對(duì)其理解B.可以通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題來(lái)應(yīng)用所學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)C.實(shí)踐只需要在電腦上完成，不需要在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中思考D.實(shí)踐過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和不足15、紅黑樹(shù)是另一種平衡二叉搜索樹(shù)。對(duì)于紅黑樹(shù)的性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.紅黑樹(shù)的節(jié)點(diǎn)要么是紅色，要么是黑色，并且通過(guò)一些規(guī)則保持平衡B.紅黑樹(shù)的插入和刪除操作的時(shí)間復(fù)雜度均為O(logn)，相對(duì)較為穩(wěn)定C.紅黑樹(shù)的查找性能不如AVL樹(shù)，因?yàn)槠淦胶庹{(diào)整不如AVL樹(shù)嚴(yán)格D.紅黑樹(shù)在實(shí)際應(yīng)用中比AVL樹(shù)更常見(jiàn)，因?yàn)槠洳迦牒蛣h除操作引起的調(diào)整相對(duì)較少二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）數(shù)組的索引是如何確定的？在不同編程語(yǔ)言中索引的使用有哪些注意事項(xiàng)？2、（本題5分）解釋在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的有向圖中，如何判斷是否為有向無(wú)環(huán)圖的同時(shí)輸出拓?fù)湫蛄小?、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明如何在一個(gè)二叉樹(shù)中計(jì)算節(jié)點(diǎn)的高度，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。4、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明如何使用伸展樹(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)集合的操作，并分析其性能特點(diǎn)。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（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、庫(kù)存數(shù)量、出入庫(kù)記錄等?？紤]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。分析所設(shè)計(jì)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)在線電影票務(wù)系統(tǒng)中，需要管理電影院信息、影片排片、座位預(yù)訂和票房統(tǒng)計(jì)等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些信息，支持電影院和影片的添加、刪除和修改，座位的預(yù)訂和取消，票房數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，并能夠?qū)崟r(shí)顯示座位的預(yù)訂情況和優(yōu)化排片策略。3、（本題5分）某股票交易系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)更新股票價(jià)格、成交量和買賣委托信息。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠快速處理交易指令，提供實(shí)時(shí)的行情數(shù)據(jù)和交易報(bào)表。4、（本題5分）某超市的商品促銷管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)促銷商品的信息，如商品編號(hào)、商品名稱、促銷價(jià)格、促銷開(kāi)始時(shí)間、促銷結(jié)束時(shí)間等。系統(tǒng)要支持快速查找特定促銷商品、按照促銷價(jià)格對(duì)商品進(jìn)行排序、新增促銷商品、結(jié)束促銷商品活動(dòng)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并給出代碼實(shí)現(xiàn)和性能評(píng)估。5、（本題5分）某電商平臺(tái)需要對(duì)用戶的購(gòu)買記錄進(jìn)行分析，以發(fā)現(xiàn)用戶的購(gòu)買偏好和趨勢(shì)。購(gòu)買記錄存儲(chǔ)在一個(gè)大型數(shù)據(jù)庫(kù)中，設(shè)計(jì)一種合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠高效地統(tǒng)計(jì)每個(gè)用戶購(gòu)買不同商品的次數(shù)，并找出最受歡迎的商品類別和品牌。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）以哈希表為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)一個(gè)在線投票作弊檢測(cè)系統(tǒng)，能夠快速發(fā)現(xiàn)重復(fù)投票行為