江苏建筑职业技术学院《数据科学与应用》2023-2024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1页，共3页江苏建筑职业技术学院《数据科学与应用》

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30个小题，每小题1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、设计一个基于蓝牙4.0技术的智能血压计，能够实时监测血压变化，并提供健康建议。2、利用数字电路技术，设计一个自动售货机的控制系统，实现商品选择、支付和出货功能。3、设计一个音频信号频谱分析仪，能够显示音频信号的频谱图，给出硬件设计和频谱分析算法。4、设计一个智能安防监控系统，能够实现视频监控、入侵检测和报警功能，给出系统的硬件架构和软件实现方案。5、根据电子电路原理，设计一个用于太阳能发电系统的最大功率点跟踪（MPPT）控制器，提高太阳能的利用效率。6、利用锁相环技术设计一个频率合成器，能够输出稳定的、可调节的频率信号，给出频率合成器的整体架构和各部分的详细设计。7、设计一个基于模拟乘法器和运放的乘法型ADC转换电路，分析其转换精度和速度。8、队列也是一种特殊的线性表，与栈的操作原则不同。以下关于队列的描述，错误的是：（）A.队列遵循先进先出（FIFO）原则，即最先入队的元素最先出队B.环形队列可以有效地解决顺序队列中假溢出的问题，提高存储空间的利用率C.队列在任务调度、消息传递、缓冲区管理等方面有重要作用D.队列的插入和删除操作只能在队头和队尾进行，不能在队列中间进行，且其操作效率总是低于栈9、设计一个基于微波技术的无线充电系统，能够为移动设备进行高效、安全的无线充电。10、设计一个数字信号处理器（DSP）音频与视频处理电路，能够同时实现音频和视频的处理功能，如音频混音和视频压缩等。11、在动态数组的实现中，当数组容量不足时需要进行扩容。关于动态数组的扩容策略，以下描述哪一项是不正确的？（）A.常见的扩容策略是按照一定的比例增加数组的容量，如扩大为原来的两倍B.扩容操作会涉及到数据的复制，可能会影响性能C.为了避免频繁扩容，可以在创建动态数组时预留一定的额外空间D.扩容操作的时间复杂度总是O(n)，其中n是数组中的元素数量12、设计一个音频功率放大器，采用甲类放大方式，在8Ω负载下输出功率不小于10W，给出电路设计和热设计。13、设计一个简单的通信基站发射机前端电路，工作频率在900MHz，输出功率为10W，给出射频电路设计和功率放大器选型。14、设计一个基于FPGA的图像压缩系统，能够对输入的图像进行有损压缩，压缩比不小于10:1。15、设计一个基于运放的音频前置放大器，具有高输入阻抗、低噪声和一定的增益，用于提升音频信号质量。16、设计一个低通数字滤波器，截止频率为500Hz，采样频率为2kHz，采用窗函数法进行设计。17、设计一个高通滤波器，截止频率为500Hz，通带增益为2，阻带衰减大于30dB，采用切比雪夫滤波器设计，给出电路参数和仿真结果。18、设计一个无线局域网（WLAN）的接入点（AP），实现多个用户的高速无线接入，配置安全机制。19、设计一个数字信号发生器扩展电路，能够增加信号发生器的输出信号类型和参数调节范围，并且具有脉冲宽度调制功能。20、平衡二叉树是为了改进二叉搜索树在某些情况下性能不佳而提出的。以下关于平衡二叉树的描述，正确的是（）A.平衡二叉树的左右子树高度差一定不超过1B.插入和删除操作不会破坏平衡二叉树的平衡性C.平衡二叉树的查找效率一定高于二叉搜索树D.所有的平衡二叉树都是完全二叉树21、在一个图像识别系统中，需要对大量的图像特征向量进行聚类分析。以下哪种数据结构和算法常用于实现图像特征的聚类？（）A.K-Means算法结合链表B.层次聚类算法和二叉树C.密度聚类算法和数组D.以上算法和数据结构都可能用到，取决于具体需求22、设计一个基于蓝牙技术的无线传感器网络节点，能够采集环境温度、湿度和光照等信息，并将数据发送到手机终端，说明节点的硬件设计和软件流程。23、设计一个数字电路中同步时序电路和异步时序电路的性能比较系统，分析在不同应用场景下的优劣。24、在平衡二叉树中，通过旋转操作来保持树的平衡。假设插入一个新节点后导致了不平衡，需要进行旋转调整。以下哪种情况可能需要进行单向右旋操作？（）A.左子树的高度比右子树的高度大2，且新节点插入在左子树的左子树上B.左子树的高度比右子树的高度大2，且新节点插入在左子树的右子树上C.右子树的高度比左子树的高度大2，且新节点插入在右子树的右子树上D.右子树的高度比左子树的高度大2，且新节点插入在右子树的左子树上25、设计一个基于单片机的智能电表系统，能够准确测量电能消耗，并具有数据存储、远程通信等功能。26、对于一个有n个顶点的无向图，如果采用邻接矩阵存储，其空间复杂度为？（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(n^3)27、链表是一种常见的链式存储结构。对于单链表，以下关于其特点的描述，错误的是（）A.插入和删除操作不需要移动大量元素，只需修改指针B.可以方便地实现随机访问，时间复杂度为O(1)C.存储空间不必连续，便于动态分配D.查找某一特定位置的元素，需要从头开始遍历，时间复杂度为O(n)28、考虑一个有向无环图（DAG），假设需要对其进行拓扑排序。以下关于拓扑排序的结果，哪个说法是正确的（）A.结果是唯一的B.结果可能不唯一C.不存在拓扑排序D.以上说法都不对29、设计一个基于数字图像处理的人脸识别系统，能够对输入的图像进行人脸检测、特征提取和识别，说明算法的选择和优化。30、设计一个用于智能音箱的语音处理模块，能够实现语音唤醒、识别和合成，给出系统架构和算法实现。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某在线购物网站的促销活动系统需要根据用户的消费记录和行为，为用户发放优惠券。设计一种数据结构和算法，实现优惠券的精准发放和管理。2、（本题5分）某外卖配送平台需要根据骑手的位置和订单信息进行任务分配，确保高效配送。设计合适的数据结构和算法，实现订单的合理分配和配送路径规划。3、（本题5分）一个在线音乐制作平台需要管理音乐项目、音轨、乐器和效果器等信息。设计一种数据结构来存储这些信息，支持音乐项目的创建和编辑，音轨的添加、删除和调整，乐器和效果器的选择和应用，并能够实时保存和恢复项目进度。4、（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。5、（本题5分）一个文件系统需要对文件和目录进行高效管理。文件和目录信息以树形结构存储。请设计算法实现以下功能：（1）创建一个新目录或文件；（2）删除一个指定的目录或文件；（3）查找指定文件或目录的位置；（4）遍历整个文件系统并输出目录和文件结构。分析所设计算法的时间复杂度和空间复杂度。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）什么是二叉搜索树的旋转操作？在什么情况下需要进行旋转操作？请详细说明。2、（本题5分）详细阐述桶排序算法的基本思想和适用场景，并分析其时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）详细阐述在排序算法的性能优化中，如何利用硬件特性（如缓存、并行计算）提高效率。4、（本题5分）论述在排序算法的稳定性判断中，如何确定一个排序算法是否是稳定的，并举例说明