北京邮电大学《数据科学基础》2021-2022学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第2页，共2页北京邮电大学《数据科学基础》

2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、使用单片机设计一个汽车防盗报警系统，能够检测车辆的异常状态并发出警报，同时通过短信通知车主。2、设计一个音频滤波器数字控制电路，能够通过数字信号处理器（DSP）对滤波器的参数进行精确控制，提高音频质量。3、利用数字电路技术，设计一个智能公交站牌系统，显示车辆实时位置和预计到达时间。4、使用单片机设计一个智能家居安防监控系统，能够实时监控家中情况，当有异常时进行图像抓拍和报警。5、设计一个基于FPGA的UART通信模块，波特率可设置，数据位、停止位可配置，给出硬件实现和测试方案。6、设计一个简单的锂电池充电管理系统，能够对锂电池进行恒流恒压充电，充电终止电压为4.2V，充电电流可调节。7、设计一个数字存储示波器电路，能够测量输入信号的波形、频率、幅度等参数，并且具有存储和回放功能。8、设计一个数字通信中均衡器训练和跟踪模式的切换策略，分析对系统性能的影响。9、设计一个基于单片机的智能小车控制系统，能够实现小车的前进、后退、转弯、调速等功能，并具备避障功能。10、设计一个简单的图像采集系统，使用摄像头采集图像数据，并通过接口传输到计算机进行处理和显示，包括硬件接口设计和驱动程序编写。11、利用数字电路技术，设计一个银行自动取款机的控制系统，实现取款、存款、转账等功能。12、设计一个基于音频功率放大器的舞台音响系统，输出功率不小于500W，具备音效调节功能。13、设计一个数字频率计，采用计数法和测周期法相结合，测量范围为1Hz至100MHz，给出系统方案和误差分析。14、哈希表是一种用于快速查找的数据结构。对于哈希表的性能，以下描述哪一项是不正确的？（）A.哈希函数的设计直接影响哈希表的性能，好的哈希函数可以减少冲突B.处理哈希冲突的方法有开放寻址法和链地址法等C.哈希表的查找、插入和删除操作的平均时间复杂度均为O(1)D.哈希表的性能不受表的装填因子的影响，装填因子可以任意取值15、设计一个基于FPGA的交通信号灯控制系统，能够根据不同的时间段和车流量自动调整信号灯的时长，实现智能化交通控制。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）论述跳表在插入和删除元素时，如何维护其结构的平衡性和查找效率。2、（本题5分）详细论述在拓扑排序算法中，如何判断一个有向无环图，并给出具体的排序步骤和应用场景。3、（本题5分）在一个具有n个顶点和e条边的带权有向图中，阐述如何使用迪杰斯特拉算法求解单源最短路径问题，给出算法步骤和时间复杂度分析。4、（本题5分）解释图的连通性问题的高级算法，如Tarjan算法、Kosaraju算法等的原理及应用场景。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在一个在线课程学习系统中，学生需要完成一系列的课程任务，每个任务有不同的要求和截止日期。设计数据结构来记录学生的任务完成情况，包括已完成任务、未完成任务、任务提交时间、得分等，能够实时跟踪学生的学习进度并及时提醒学生即将到期的任务。2、（本题5分）某医院的病历管理系统需要存储患者的病历信息，包含患者编号、姓名、性别、年龄、病症、诊断结果、治疗方案等。系统要支持快速检索特定患者的病历、按照病症的严重程度对病历进行排序、添加新的病历、删除旧病历以及更新病历内容。请选择恰当的数据结构，并详细说明如何实现这些功能，包括算法思路和代码实现，以及性能评估。3、（本题5分）一个电影票务系统需要存储电影场次信息，如场次编号、电影名称、放映时间、影厅号、剩余座位数等。系统要能够快速查找特定场次、按照剩余座位数对场次进行排序、新增场次、删除已结束场次以及修改场次的剩余座位数。请选择恰当的数据结构，并详细阐述实现这些功能的算法和代码，以及对系统性能的影响。4、（本题5分）一家超市的库存管理系统需要记录商品的库存信息，包括商品编码、商品名称、库存数量、进货价格、销售价格等。请设计数据结构来存储库存数据，实现商品的快速盘点、库存预警、进货和销售操作，并统计商品的利润。5、（本题5分）一个在线家居设计平台需要存储家具模型、用户设计方案和材料清单。设计数据结构来方便用户设计和修改方案，并生成报价单。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个算法，在一个字符串中找出所有以元音字母开头和辅音字母结尾的单词。2、（本题10分）设计一个程序，在给定的最大堆中插入一个元素，调整堆并输出堆的内容。3、（本题10分）设计一个程序，