湖南中医药大学湘杏学院《计算思维与算法设计基础》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《计算思维与算法设计基础》2022-2023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2分，共30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、在设计一个能够自动优化代码性能的工具时，计算思维可以指导我们选择合适的优化策略。以下哪种策略更符合计算思维？（）A.对代码进行随机修改，然后测试性能B.分析代码的控制流和数据流，找出潜在的优化点，如消除冗余计算和内存访问C.不进行任何优化，认为编译器已经做了足够的优化D.只优化代码的一部分，忽略其他部分2、在密码学中，对称加密和非对称加密都用于保障数据的安全。以下哪种情况更适合使用对称加密？（）A.大量数据的加密传输B.数字签名C.密钥交换D.以上都不是3、在解决一个复杂的逻辑谜题，需要通过推理和分析找出答案时，计算思维可以帮助我们更有条理地思考。以下哪种解题思路最能体现计算思维？（）A.随意尝试各种可能性，直到找到正确答案B.从已知条件出发，逐步推导，建立逻辑关系，运用推理规则进行求解C.放弃思考，等待他人给出答案D.猜测答案，然后验证是否正确4、对于计算思维中的可计算性理论，以下关于其基本概念和意义的描述，哪一种是准确的？（）A.可计算性理论研究哪些问题是可计算的，哪些是不可计算的，以及计算的复杂性和界限。它定义了图灵机等计算模型，并通过这些模型来判断问题的可解性。了解可计算性理论有助于我们理解计算机的能力和限制，避免在不可计算的问题上浪费时间和资源，同时为算法设计和问题求解提供理论基础B.可计算性理论是一种纯理论的研究，与实际的计算应用没有直接的关系，对计算机编程和问题解决没有实际价值C.可计算性理论过于深奥和抽象，只有计算机科学家和数学家才需要研究，普通的计算机用户和程序员无需了解D.可计算性理论已经过时，随着计算机技术的发展，其结论和方法已经不再适用5、关于计算思维中的并行计算概念，以下对于其优势和挑战的解释，哪一种是准确的？（）A.并行计算没有什么优势，反而带来很多技术难题，不值得推广B.并行计算通过同时使用多个计算资源（如多核处理器、计算机集群等）来执行计算任务，能够显著提高计算速度，缩短处理大规模数据和复杂问题的时间。然而，并行计算也面临着任务分配、数据同步、通信开销、线程安全等挑战，需要精心设计算法和架构，以充分发挥其优势并克服潜在的问题C.并行计算只适用于超级计算机和大型科研项目，对普通的计算任务没有帮助D.并行计算技术已经非常成熟，不需要考虑任何挑战和限制，可以随意使用6、当探讨计算思维中的数据压缩（DataCompression）技术时，以下哪种说法是不准确的？（）A.数据压缩通过减少数据的存储空间或传输带宽，提高数据的存储和传输效率B.常见的数据压缩算法有无损压缩和有损压缩两种类型C.数据压缩的效果取决于数据的特征和压缩算法的选择D.数据压缩总是能够在不损失任何信息的情况下减小数据量7、对于计算中的算法设计，以下关于贪心算法和动态规划算法的特点及适用场景的比较，哪一项是正确的？（）A.贪心算法在每一步都选择当前看起来最优的决策，不考虑整体的最优解，通常适用于一些简单的、局部最优解能接近全局最优解的问题；动态规划算法则通过将问题分解为重叠的子问题，并保存子问题的解来避免重复计算，适用于具有最优子结构和重叠子问题的问题。但动态规划算法的实现通常比贪心算法更复杂，空间复杂度也更高B.贪心算法和动态规划算法在本质上是相同的，只是名称不同，可以相互替代使用C.贪心算法总是能得到最优解，而动态规划算法在大多数情况下无法得到最优解D.贪心算法和动态规划算法都只适用于理论研究，在实际编程中很少使用8、在设计一个高效的排序算法来对大量数据进行排序时，计算思维要求我们考虑算法的时间复杂度和空间复杂度。以下哪种排序算法在大多数情况下更能体现计算思维的优势？（）A.冒泡排序，简单但效率较低B.快速排序，平均情况下性能较好C.插入排序，适用于小规模数据D.选择排序，每次选择最小元素进行排序9、在数据库管理系统中，关系模型是一种常用的数据模型。以下关于关系模型的描述，哪一项是不准确的？（）A.数据以表格形式存储B.通过主键和外键建立表之间的关系C.可以方便地进行复杂的多表关联查询D.不支持数据的冗余存储10、关于计算思维中的网络通信原理，在实现信息的快速准确传输方面，以下哪一项解释是最易懂的？（）A.网络通信基于分层的体系结构，如OSI模型和TCP/IP模型。通过物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层等各层的协同工作，实现数据的封装、路由选择、差错控制、流量控制等功能，确保信息在网络中的可靠传输。同时，网络协议如IP、TCP、UDP等起着关键的作用B.网络通信原理非常复杂，普通人无法理解，只需要知道如何使用网络即可C.网络通信的速度和质量主要取决于网络带宽，其他因素如协议和算法的影响较小D.网络通信技术已经非常成熟，不需要进一步的研究和创新11、在计算中的人工智能算法，以下对于机器学习中的监督学习（如线性回归、决策树）和无监督学习（如聚类、主成分分析）的区别、应用场景和数据要求的描述，哪一种说法是准确的？（）A.监督学习需要有标记的训练数据，用于预测或分类；无监督学习则使用无标记的数据，旨在发现数据中的模式和结构。监督学习适用于预测房价、疾病诊断等，无监督学习适用于客户细分、数据降维等。数据的质量、数量和特征对两种学习方法的效果都有重要影响B.监督学习和无监督学习的原理和应用场景完全相同，可以互相替代C.无监督学习比监督学习更复杂，在实际应用中应尽量避免使用D.监督学习和无监督学习只适用于特定的领域，如金融和医疗，在其他领域没有用处12、在计算思维的应用中，对于一个设计智能交通系统的任务，以下哪个方面不是重点考虑的（）A.车辆的外观设计B.交通流量的实时监测C.最优路径规划D.信号灯的智能控制13、在计算机网络的协议中，TCP和UDP有不同的特点。以下哪种应用更适合使用UDP协议？（）A.文件传输B.视频直播C.电子邮件D.远程登录14、关于计算思维中的分治法，以下对于其原理和优势的阐述，哪一项是正确的？（）A.分治法是一种没有科学依据的方法，效果不稳定B.分治法的原理是将一个复杂的问题分成若干个规模较小、相互独立且与原问题相同类型的子问题，然后分别求解这些子问题，最后将子问题的解合并得到原问题的解。其优势在于可以降低问题的复杂度，提高解决问题的效率，并且可以利用递归或迭代的方式实现。分治法适用于许多可以分解和合并的问题，如排序算法中的归并排序C.分治法只适用于特定类型的问题，通用性不强D.分治法在解决问题时会引入更多的复杂性，不建议使用15、在计算思维中，对于一个需要同时处理多个任务的情况，以下哪种调度策略通常能提高系统的整体效率（）A.先来先服务B.短作业优先C.优先级调度D.随机调度二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）论述计算思维中的数理逻辑中的命题逻辑和谓词逻辑，说明在逻辑推理和程序验证中的应用。2、（本题5分）解释计算思维中的深度学习框架，分析常见的深度学习框架的特点和适用场景，以及如何选择合适的框架进行开发。3、（本题5分）论述计算思维中的优化思想，说明如何在资源有限的情况下通过优化算法或策略来提高系统性能和效率。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）深入研究计算思维中的计算可视化技术，解释如何将复杂的数据和计算过程通过图形、图表等可视化方式呈现，以帮助人们更好地理解和分析问题，分析计算可视化的设计原则和方法，并通过实际的可视化案例进行说明。2、（本题5分）全面论述计算思维在边缘计算中的架构和优势。研究如何在靠近数据源的边缘设备上进行计算和数据处理，以降低延迟和提高效率。3、（本题5分）随着物联网技术的发展，大量设备连接到网络并产生数据。请详细论述计算思维在物联网系统设计中的应用，如设备管理、数据传输协议、边缘计算与云计算的协同，以及如何保障物联网系统的可靠性和安全性。4、（本题5分）全面论述计算思维中的计算思维在数据隐私保护中的技术和策略，包括匿名化、差分隐私、同态加密等方面，分析如何利用计算思维保障数据在使用和共享过程中的隐私安全，并结合具体的数据隐私保护案例进行说明。5、（本题5分）详细论述计算思维中的计算可视化技术。探讨如何将复杂的数据和计算过程通过图形、图像等可视化方式展示，以帮助理解和分析问题。举例说明计算可视化在科学计算、数据分析和教育中的应用。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）在一个智能工厂的生产线上，零部件的供应及时性