济南护理职业学院《数据科学与工程基础》2023-2024学年第一学期期末试卷

站名：站名：年级专业：姓名：学号：凡年级专业、姓名、学号错写、漏写或字迹不清者，成绩按零分记。…………密………………封………………线…………第1页，共1页济南护理职业学院《数据科学与工程基础》

2023-2024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20个小题，每小题1分，共20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、设计一个无线传感器网络的节点定位系统，能够确定节点的位置信息，描述系统的原理和实现方法。2、设计一个数字音频处理中的音频特效生成和控制模块，分析特效的多样性和可控性。3、设计一个太阳能热水器控制器电路，能够根据水温自动控制加热和保温，并且具有水位显示和缺水报警功能。4、设计一个图像处理中基于区域的图像分割效果评估系统，包括准确性和边界完整性等指标。5、考虑一个在线游戏的服务器端程序，需要实时地处理多个玩家的操作请求，并维护玩家的状态信息，如位置、得分等。由于玩家的操作频繁且并发，数据需要快速地更新和查询。在这种情况下，以下哪种数据结构最适合用于存储玩家的状态数据？（）A.数组，能够快速地随机访问元素B.哈希表，通过哈希函数快速定位玩家的数据C.图，用于表示玩家之间的关系和交互D.树状数组，高效地支持区间查询和更新6、在数据结构中，哈希表是一种用于快速查找的数据结构。以下关于哈希表的描述，不准确的是：（）A.哈希表通过哈希函数将关键字映射到表中的特定位置，实现快速查找B.哈希表的查找、插入和删除操作的平均时间复杂度都接近O(1)C.哈希冲突是指不同的关键字通过哈希函数映射到了相同的位置，解决哈希冲突的方法有开放地址法和链地址法等D.哈希表的性能不受哈希函数的选择和表的装填因子的影响7、在二叉搜索树中，左子树的所有节点值都小于根节点值，右子树的所有节点值都大于根节点值。假设存在一个二叉搜索树，插入一系列值：50、30、70、20、40、60、80。在插入这些值后，要查找值为60的节点，以下哪种查找路径是正确的？（）A.50-70-60B.50-30-40-60C.50-70-80-60D.50-30-20-608、设计一个基于Zigbee和蓝牙的融合通信系统，实现不同设备之间的无缝通信，描述系统的硬件架构和通信协议。9、在一个最小堆中，删除堆顶元素后，需要重新调整堆以保持其性质。以下哪种操作是正确的？（）A.将最后一个元素移到堆顶，然后向下调整B.将第一个元素移到末尾，然后向上调整C.重新构建整个堆D.不进行任何操作10、设计一个基于FPGA的数字滤波器，实现对输入信号的低通滤波，截止频率为2kHz，采样频率为10kHz。11、假设正在开发一个股票交易系统，需要实时记录每只股票的价格变化，并能够快速地找出价格涨幅最大和跌幅最大的股票。同时，要支持对股票价格的历史数据进行分析。以下哪种数据结构和算法的搭配最适合这个系统？（）A.最大堆和最小堆，分别存储涨幅和跌幅最大的股票信息B.红黑树和中序遍历，获取股票价格的排序C.跳表和插入排序，更新股票价格数据D.线段树和归并排序，分析股票价格历史数据12、设计一个基于PLC的物料混合控制系统，能够按照设定的比例自动混合多种物料。13、在数据结构的操作中，可能会出现时间和空间的权衡。以下关于时间和空间权衡的描述，不准确的是：（）A.有时候为了提高操作的时间效率，可能需要牺牲一些存储空间，例如使用缓存来加速数据访问B.某些数据结构在节省空间的同时，可能会导致操作的时间复杂度增加，例如压缩存储的数组C.在任何情况下，都应该优先考虑时间效率，而忽略空间的消耗，因为时间往往比空间更宝贵D.时间和空间的权衡需要根据具体的应用场景和需求来决定，没有绝对的最优策略14、设计一个基于单片机的智能门禁系统，能够通过指纹识别、密码输入或刷卡方式进行身份验证，控制门的开关。15、设计一个音频混音器电路，能够将多路音频信号混合输出，给出电路结构和参数调整方法。16、设计一个用于智能手表的电源管理芯片，能够实现低功耗运行和快速充电，给出芯片架构和功能模块。17、设计一个数字电路中的触发器电路，如JK触发器，分析其工作特性和时序关系。18、设计一个简单的光电编码器接口电路，能够准确读取编码器的输出信号，用于位置测量，阐述电路原理和接口程序。19、设计一个基于STM8微控制器的智能温度传感器，能够通过I2C接口与上位机通信，给出硬件电路和驱动程序。20、设计一个高通滤波器，采用有源滤波器设计，截止频率为5kHz，通带增益为1，阻带衰减大于40dB，给出电路参数和性能测试。二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）解释什么是树状数组，并说明其在计算前缀和方面的应用。2、（本题5分）详细阐述B树中如何进行节点的查找操作。3、（本题5分）比较归并排序和快速排序在对随机数据的排序效果。4、（本题5分）说明在一个具有n个元素的单链表中，如何实现删除指定位置的节点操作，分析其时间复杂度，并讨论可能出现的边界情况。5、（本题5分）解释什么是并查集的路径压缩优化策略，说明其原理和实现方法，并分析其对并查集操作效率的影响。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个程序，使用跳表结构存储用户的登录时间信息，实现快速查找特定用户最近的登录时间。2、（本题5分）设计一个程序，用B树存储大量的学生信息，实现快速的信息查询和修改操作。3、（本题5分）设计一个算法，在一个字符串中找出最长的重复子串。4、（本题5分）设计一个程序，使用图的邻接表存储结构，实现深度优先和广度优先遍历的动画演示。5、（本题5分）优化KMP算法的next数组计算方法，提高字符串匹配的效率，并进行性能测试。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某旅游景点的门票预订系统需要管理预订信息，包括预订编号、游客姓名、身份证号、预订日期、门票类型、数量等。系统要支持快速查找特定预订、按照预订日期对预订进行排序、新增预订、取消预订以及修改预订的门票数量。请设计适用的数据结构和算法，给出代码实现，并分析其时间和空间性能。2、（本题10分）一个电商平台的售后服务管理系统需要存储售后订单的信息，包括售后订单编号、商品编号、售后类型（退货、换货、维修）、处理进度、处理结果等。系统要支持快速查找特定售后订单、按照处理进度对订单进行排序