重庆理工大学《数据科学》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据科学》2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25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、设计一个音频功率放大器的散热系统，保证放大器在高功率输出时的稳定工作，给出散热系统的设计和热分析。2、字符串匹配是一个常见的问题，KMP算法是一种高效的字符串匹配算法。假设主串为"ABABDABACDABABCABAB"，模式串为"ABABCABAB"，使用KMP算法进行匹配，以下关于匹配过程的描述，哪个是正确的？（）A.不需要回溯主串指针B.每次匹配失败都回溯主串指针到起始位置C.只回溯模式串指针，不回溯主串指针D.同时回溯主串指针和模式串指针3、运用通信网络技术，设计一个智能工厂的工业以太网网络架构，满足生产设备的高速通信和协同工作需求。4、在数据结构中，查找操作是常见的需求。以下关于顺序查找的描述，不正确的是（）A.从数组或链表的开头依次比较每个元素，直到找到目标元素或遍历完整个数据结构B.顺序查找适用于无序的数据结构，时间复杂度为O(n)C.顺序查找在任何情况下都不是一种有效的查找方法D.顺序查找的实现简单，但效率较低5、设计一个音频混音控制台，能够同时处理多路音频输入，实现音量调节、平衡控制等功能，给出系统方案和电路实现。6、图是一种复杂的数据结构，在图的存储方式中，邻接矩阵和邻接表是常见的方法。以下关于邻接矩阵存储的描述，错误的是（）A.适合存储稠密图B.存储空间复杂度为O(V^2)，其中V是顶点数C.可以快速判断任意两个顶点之间是否有边D.对于边数较少的图，存储效率较高7、在树的遍历中，如果需要按照层次从上到下、从左到右的顺序访问节点，应该使用哪种遍历方式（）A.先序遍历B.中序遍历C.后序遍历D.层次遍历8、设计一个基于触摸屏的人机交互界面，用于控制和显示一个电子设备的工作状态和参数。9、设计一个基于霍尔传感器的电流测量电路，能够测量0-10A的直流电流，精度达到0.1A。10、假设正在实现一个电话号码簿程序，需要快速根据姓名查找对应的电话号码。以下哪种数据结构和算法的组合可能是最有效的？（）A.二叉搜索树，进行姓名查找B.冒泡排序后的数组，顺序查找C.哈希表，直接定位电话号码D.插入排序后的数组，二分查找11、在实际应用中，常常需要对数据结构进行优化。以下关于数据结构优化的描述，错误的是：（）A.可以通过选择合适的存储结构来提高性能B.可以通过改进算法来降低操作的时间复杂度C.优化数据结构一定会增加代码的复杂性D.优化需要综合考虑性能、可读性和可维护性12、设计一个数字鉴相器，能够测量两个输入信号的相位差，精度达到1度，给出电路结构和工作原理。13、设计一个数字图像处理中基于深度学习的图像去噪系统，分析去噪效果和模型复杂度。14、设计一个基于数字锁相环的时钟同步系统，能够使多个设备的时钟保持同步，分析其同步精度和稳定性。15、设计一个数字电压表，测量范围为0至200V，采用分压电阻实现，精度为1V，说明硬件电路和软件算法。16、对于一个具有n个节点的二叉搜索树，其平均查找长度的期望值在什么量级？（）A.O(1)B.O(logn)C.O(n)D.O(nlogn)17、设计一个基于DSP的音频降噪系统，能够有效降低环境噪声，给出算法实现和效果评估。18、设计一个基于555定时器的三角波发生器，输出频率在10Hz至100Hz连续可调，说明电路原理和元件选择。19、在链表这种数据结构中，节点通过指针相互连接。假设需要频繁地在链表的头部或中间插入和删除元素。以下哪种链表结构可能是最合适的选择（）A.单向链表B.双向链表C.循环链表D.静态链表20、基于通信中的频谱资源管理技术设计一个动态频谱分配系统，提高频谱利用率。21、运用集成电路知识，设计一款用于智能手机的电源管理集成电路（PMIC），优化电池续航能力。22、根据传感器原理，设计一个用于桥梁健康监测的应变传感器系统，能够实时监测桥梁的受力情况。23、设计一个电子秤数据加密电路，能够对电子秤的测量数据进行加密，保证数据的安全性。24、设计一个基于数字信号处理的图像识别系统，能够识别特定的物体或图案。25、在数据结构的实际应用中，可能需要对不同的数据结构进行组合和改进。以下关于数据结构组合和改进的描述，不正确的是：（）A.可以将哈希表和链表结合起来，解决哈希冲突时采用链表存储冲突元素，提高空间利用率B.可以在二叉搜索树的基础上增加平衡机制，如AVL树或红黑树，提高查找和插入的效率C.对图进行优化时，可以使用邻接多重表来代替邻接表，以减少存储空间和提高操作效率D.数据结构的组合和改进是没有限制的，可以随意创造新的数据结构，而不需要考虑其合理性和实用性二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细阐述如何在一个具有n个元素的双向链表中，实现将链表按节点值的奇偶性进行拆分，给出算法步骤和时间复杂度分析。2、（本题5分）阐述如何在一个图中找到两个节点之间的所有路径，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度。3、（本题5分）详细阐述如何利用线段树解决区间查询和更新问题，给出建树和操作的过程。4、（本题5分）请详细阐述顺序表和链表在存储结构、插入和删除操作的时间复杂度以及空间利用方面的区别，并举例说明在何种情况下应优先选择顺序表，何种情况下应优先选择链表。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）给定一个链表，设计算法判断其是否为回文链表。2、（本题5分）设计一个程序，利用后缀树和哈希表的结合，快速查找文本中所有重复出现的子串。3、（本题5分）设计一个程序，使用图的数据结构表示计算机网络，实现网络中节点之间的最短路径和可靠性分析功能。4、（本题5分）设计一个程序，使用链表实现双向链表的分割功能，输入一个双向链表和一个值，将链表分割为两部分。5、（本题5分）设计一个程序，利用后缀树和优先队列的结合，快速找出文本中长度大于给定值的所有子串。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10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。2、（本题10分）一个在线购物车系统需要对用户添加的商品进行管理。商品信息包括商品ID、名称、价格、数量等。购物车以栈和队列的组合形式实现。请设计算法实现以下功能：（1）添加商品到购物车；（2）从购物车中删除指定商品；（3）按照价格从高到低输出购物车中