首都经济贸易大学《数据科学算法》2022-2023学年第一学期期末试卷

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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、设计一个低通滤波器，采用椭圆滤波器设计，截止频率为200Hz，通带波纹和阻带衰减满足特定要求，给出电路参数和性能分析。2、设计一个音频均衡器，能够对音频信号进行10段均衡调节，给出系统方案和滤波器参数计算。3、在一个实时交通监控系统中，需要快速更新道路的拥堵状态，并能够查询某条道路的当前状态。以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.二叉平衡树，能够保持平衡，查找和更新效率较高，但结构较复杂B.跳表，通过多层索引提高查找和更新效率，实现相对简单C.线段树，常用于区间查询和更新，但对于单个元素的操作相对复杂D.红黑树，自平衡的二叉搜索树，保证了较好的性能4、设计一个基于射频识别（RFID）技术的仓库管理系统，能够实现货物的自动识别、入库和出库管理。5、设计一个基于CCD图像传感器的图像采集系统，能够实现高速图像采集和数据传输，说明系统硬件组成和接口电路。6、设计一个基于STM32H7的高性能嵌入式系统，能够运行复杂的实时操作系统和应用程序，给出硬件架构和软件环境搭建。7、设计一个基于数字温度传感器和无线模块的室内温度监测系统，实现多点温度采集和远程监控。8、设计一个半导体发光二极管（LED）驱动电路，使其能够稳定发光，具有亮度调节功能，并分析其效率和可靠性。9、设计一个简单的集成电路放大器，要求具有特定的增益、带宽和输入输出阻抗，分析其性能并优化设计以满足特定要求。10、设计一个基于蓝牙低能耗（BLE）技术的健康监测手环，能够采集心率、血压、步数等生理数据，并将数据传输到手机APP。11、考虑到一个在线游戏的排行榜系统，需要根据玩家的得分实时更新排名，并能够快速获取前几名玩家的信息。在这种情况下，以下哪种数据结构能够有效地支持排名的动态更新和高效查询？（）A.平衡二叉树B.斐波那契堆C.完全二叉树D.伸展树12、设计一个基于光电耦合器的电气隔离系统，实现输入输出信号的有效隔离，提高系统的抗干扰能力。13、设计一个基于单片机的智能烟雾报警器系统，能够实时监测环境中的烟雾浓度，当浓度超过设定阈值时发出声光报警，并通过GSM模块发送报警短信。14、使用集成电路设计一个音频功率放大器，要求输出功率达到一定值，同时具有良好的音质和低噪声。15、设计一个基于DSP的语音处理系统，能够实现语音的采集、编码、解码和播放，给出系统的硬件架构和软件算法流程。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细阐述AVL树的旋转操作，包括单旋转和双旋转，以及在插入节点时如何进行平衡调整。2、（本题5分）比较冒泡排序、选择排序和插入排序三种排序算法的时间复杂度和空间复杂度，并分析它们的优缺点。3、（本题5分）解释什么是树状数组数据结构，说明其特点和应用场景，并阐述如何进行区间求和和单点更新操作。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线图书评论系统需要存储用户对图书的评论内容、评分和点赞数。设计数据结构来展示热门评论和最新评论，并支持评论的搜索和排序。2、（本题5分）某公司的项目管理系统需要存储项目信息，如项目编号、项目名称、负责人、项目进度、预算等。系统要能够快速查找特定项目、按照项目进度对项目进行排序、新增项目、修改项目信息以及结束项目。请选择恰当的数据结构，并详细说明算法和代码实现，以及性能分析。3、（本题5分）某在线考试系统的自动判卷功能需要记录题目信息、考生答案和标准答案。题目信息包括题目ID、题目内容、分值，考生答案包括考生ID、题目ID、答案内容，标准答案包括题目ID、标准内容。设计数据结构来实现自动判卷，能够快速对比考生答案和标准答案、计算考生得分，并统计题目得分率。4、（本题5分）假设一个在线健身平台需要记录用户的运动计划、运动记录和身体指标。运动计划包括计划ID、用户ID、运动项目、运动时间，运动记录包括记录ID、用户ID、运动日期、运动时长、消耗卡路里，身体指标包括指标ID、用户ID、体重、体脂率、血压。请设计数据结构来管理用户的健身数据，实现运动计划的制定和调整、运动记录的分析、身体指标的跟踪，并为用户提供个性化的健身建议。5、（本题5分）某在线考试系统需要记录考生的考试信息，包括考生ID、考试科目、考试时间、答题情况、成绩等。请设计合适的数据结构来存储这些考试数据，实现快速查询考生成绩、按科目统计平均分、分析答题情况，并支持新考试的安排和旧考试数据的归档。四、设计题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个程序，利用数组实现计数排序的优化版本