兰州资源环境职业技术大学《数据科学与实践》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2页，共2页兰州资源环境职业技术大学

《数据科学与实践》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15个小题，每小题1分，共15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、设计一个图像处理中的颜色空间转换模块，能够在不同颜色模型之间进行准确转换，进行误差分析。2、设计一个直流稳压电源电路，输出电压为5V、12V和24V可选，最大输出电流为2A。3、设计一个程控衰减器，衰减量可在0至60dB范围内程控调节，精度为1dB，给出电路实现和控制逻辑。4、设计一个基于数字信号处理的语音增强系统，能够在噪声环境下提高语音的清晰度和可懂度。5、根据数字信号处理理论，设计一个图像去模糊系统，能够恢复模糊图像的清晰细节。6、设计一个简单的数字时钟电路，使用数码管显示时间，具备小时、分钟和秒的显示功能，同时能够通过按键进行时间的调整和设置。7、设计一个简单的机器人手臂控制系统，能够实现多个关节的运动控制，包括电机驱动和位置反馈控制，阐述控制算法和系统实现。8、栈和队列在计算机程序设计中有广泛的应用。以下关于栈和队列应用场景的描述，错误的是：（）A.栈可以用于表达式求值、函数调用等B.队列可以用于实现广度优先搜索、任务调度等C.栈和队列不能同时用于一个程序中，会导致冲突D.栈和队列可以用于实现递归算法的非递归形式9、设计一个5V转1.8V的DC-DC降压转换器，输出电流不小于1A，效率达到90%以上，给出原理图和元件选型。10、假设要实现一个可以动态调整大小并且能够快速查找最大元素的数据结构。以下哪种数据结构的扩展和修改可能是最合适的？（）A.最大堆B.最小堆C.链表D.数组11、设计一个音频滤波器数字控制与自动切换电路，能够通过数字信号处理器（DSP）精确控制滤波器参数，并根据输入音频信号自动切换滤波器。12、运用电子电路知识，设计一个用于电动汽车充电桩的电源模块，提供稳定的直流输出。13、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。14、快速排序是一种高效的排序算法。关于快速排序的原理和性能，以下叙述错误的是（）A.快速排序通过选择一个基准元素，将待排序序列分为两部分B.快速排序在平均情况下的时间复杂度为O(nlogn)C.快速排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)，但这种情况很少出现D.快速排序是一种稳定的排序算法15、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二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）深入解释在具有n个顶点的有向图中，如何计算顶点的强连通分量的个数，并给出有效的算法和代码示例。2、（本题5分）解释如何在一个具有n个顶点的无向图中判断是否存在自环。3、（本题5分）论述伸展树在处理随机数据时的性能表现和优化措施。4、（本题5分）详细说明如何利用队列实现层次遍历二叉树，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在一个在线游戏中，玩家的角色信息需要被实时更新和存储。角色信息包括角色ID、角色名、等级、经验值、装备列表、技能列表等。设计一种数据结构来存储这些角色数据，以便能够快速查询角色的详细信息、按照等级进行排序、更新角色的经验值和装备，并处理多个玩家同时进行的操作。2、（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。3、（本题5分）一个在线招聘系统需要管理职位信息，包括职位编号、职位名称、工作地点、薪资范围、招聘人数等。系统要支持快速查找特定职位、按照薪资范围对职位进行排序、新增职位、修改职位信息、关闭招聘职位。请确定恰当的数据结构，并详细阐述算法和代码实现，以及性能优化策略。4、（本题5分）一个仓库的货物分类管理系统需要对不同类型的货物进行分类存储和管理，包括货物编号、货物名称、货物类别、货物数量、存放位置等信息。系统要支持快速查找特定类别货物、按照货物数量对货物进行排序、新增货物类别、修改货物信息、删除货物。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。5、（本题5分）一个在线点餐系统需要记录菜品信息和订单信息。菜品包括菜品ID、菜品名称、价格、图片、描述等，订单包括订单ID、用户ID、菜品列表、总价、下单时间等。设计数据结构来存储这些数据，能够快速查询菜品、生成订单、更新订单状态，并统计每种菜品的销售数量。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个算法，在一个有向图中找出所有能够到达指定终点的起点。2、（本题10分）设计一个数据结构和算法，用于管理一个城市的公