昆明幼儿师范高等专科学校《数据科学与应用》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据科学与应用》2023-2024学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______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、设计一个无线遥控器加密电路，能够对遥控器的信号进行加密，提高控制的安全性。2、设计一个基于单片机的智能电表，能够测量电能参数并进行显示和通信，给出电表的硬件电路和软件程序。3、设计一个基于蓝牙低功耗技术的智能血压计，能够准确测量血压，并将数据传输到手机APP进行分析和存储。4、对一组数据进行排序，以下哪种排序算法在最坏情况下的时间复杂度最低？（）A.冒泡排序B.插入排序C.选择排序D.归并排序5、在一个具有n个元素的有序数组中，使用二分查找查找一个特定元素，若查找不成功，最多需要比较多少次？（）A.log2(n)B.log2(n)-1C.log2(n)+1D.n6、设计一个基于FPGA的高速数据采集系统，能够采集高速的模拟或数字信号，给出硬件设计和数据处理方法。7、设计一个集成电路制造中的化学气相沉积（CVD）设备控制系统，优化工艺参数。8、设计一个基于数字图像处理的目标跟踪系统，能够在视频中实时跟踪特定目标的运动轨迹。9、使用单片机设计一个智能火灾报警系统，能够检测火灾迹象并及时发出警报和通知相关人员。10、设计一个光耦隔离电路，实现输入输出信号的电气隔离，给出电路参数和应用场景。11、利用数字逻辑电路设计一个密码锁控制系统，通过输入正确的密码实现开锁，具有错误输入报警功能。12、在图的存储结构中，邻接矩阵和邻接表各有优缺点，以下关于它们的比较，错误的是：（）A.邻接矩阵适合表示稠密图，存储空间开销较大；邻接表适合表示稀疏图，存储空间较节省B.对于判断两个节点是否有边相连，邻接矩阵的效率高于邻接表C.在进行图的遍历操作时，邻接表的效率总是高于邻接矩阵D.邻接矩阵的空间复杂度为O(n^2)，邻接表的空间复杂度与边的数量有关13、运用通信网络技术，设计一个企业内部局域网，满足多台计算机之间的高速数据传输和资源共享需求。14、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。15、使用集成电路设计一个运算放大器，给出性能指标要求和电路设计方案，并进行仿真验证。16、考虑一个在线游戏中的玩家对战匹配系统，需要根据玩家的等级和等待时间来进行匹配。以下哪种数据结构可以高效地实现这个匹配过程？（）A.优先队列，按照等级和等待时间排序B.数组，随机选择匹配对象C.链表，逐个比较进行匹配D.二叉树，根据等级划分存储17、基于通信中的多天线技术设计一个MIMO通信系统，提高通信容量和可靠性。18、运用集成电路设计方法，设计一款用于电动汽车的电池管理芯片，具备电池状态监测、充电控制和均衡功能。19、设计一个基于单片机的温度监测与控制系统，能够实时采集环境温度，当温度超过设定阈值时，启动相应的降温或升温设备。20、假设要实现一个缓存系统，当缓存满时需要删除最近最少使用的元素。以下哪种数据结构可以有效地支持这种操作？（）A.链表B.哈希表C.栈D.LRU缓存（使用双向链表和哈希表）21、设计一个基于运算放大器的差分放大器电路，具有高共模抑制比和良好的线性度。22、设计一个温度传感器网络电路，能够将多个温度传感器连接起来，组成一个温度监测系统，并且具有数据传输和显示功能。23、设计一个用于工业自动化的激光测距系统，测量精度达到毫米级，给出系统组成和测量算法。24、基于通信协议设计一个网络通信接口，实现数据的可靠传输和错误检测，说明协议的选择和实现过程。25、设计一个智能环境监测系统，能够同时监测多种环境参数如温度、湿度、光照、PM2.5等，并进行数据上传和分析，阐述系统的硬件架构和软件功能。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释跳表的概念和数据结构特点，说明其插入、删除和查找操作的算法步骤，分析跳表与其他搜索结构的性能比较。2、（本题5分）详细阐述如何使用归并排序算法对链表进行排序，给出算法步骤和时间复杂度分析。3、（本题5分）深入解释在具有n个顶点的有向图中，如何计算顶点的拓扑排序序列的个数，并给出一种有效的计算方法和代码示例。4、（本题5分）描述二叉树的遍历算法在二叉树的最近公共祖先问题中的应用。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个算法，在一个带权无向图中找出所有权值构成等差数列的边。2、（本题5分）设计一个回溯程序，解决0-1背包问题的精确解，输出最优解和价值。3、（本题5分）设计一个程序，使用合适的数据结构存储一个学校的教师培训需求调查信息，支持分析教师的培训需求。4、（本题5分）使用二叉树结构设计一个表达式求值程序，能够处理四则运算表达式，并计算其结果。5、（本题5分）设计一个程序，使用KMP算法在一个字符串中进行模式匹配，输出匹配的起始位置。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）一个学校的教师教学评价管理系统需要存储教师评价信息，如教师编号、教师姓名、评价课程、评价分数、评价内容等。系统要能够快速查找特定教师的评价、按照评价分数对教师进行排序、新增评价、修改评价以及删除评价。请设计合适的数据结构和算法，并给出代码实现和性能分析。3、（本题10分