青岛工程职业学院《数据科学导论》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据科学导论》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、设计一个基于数字温度传感器的温度控制系统，通过控制加热或制冷设备，使环境温度保持在设定范围内。2、根据通信原理，设计一个无线对讲机系统，能够在一定范围内实现清晰的语音通信。3、设计一个基于蓝牙的智能手环，能够监测心率、运动步数和睡眠质量，并通过手机APP显示，描述硬件和软件设计。4、基于通信加密技术设计一个数据加密传输系统，保证数据在传输过程中的安全性和保密性。5、设计一个低通滤波器电路，截止频率为1kHz，通带增益为0dB，阻带衰减不小于40dB，用于滤除高频噪声。6、在二叉树的遍历中，先序遍历、中序遍历和后序遍历是三种常见的方式。若已知一棵二叉树的先序遍历和中序遍历序列，以下说法错误的是（）A.可以唯一确定这棵二叉树B.能够推导出后序遍历序列C.不能确定该二叉树的高度D.无法确定每个节点的具体位置7、设计一个直流无刷电机控制系统，能够实现电机的正反转、调速和位置控制，包括驱动电路和控制策略。8、设计一个电子血压计电路，能够测量人体血压，测量精度为±3mmHg，并且具有显示和存储功能。9、设计一个基于ZigBee技术的智能工厂环境监测系统，实时监测温度、湿度、粉尘浓度等环境参数。10、设计一个基于单片机的智能车库门控制系统，能够实现车库门的自动开关、远程控制和防夹保护功能。11、设计一个基于计数器的定时器系统，能够实现定时启动、停止和定时时间的设定功能。12、设计一个基于光纤通信的高速数据中心互联系统，能够实现大量数据的快速传输和低延迟。13、设计一个基于单片机的智能路灯控制系统，根据环境光照和时间自动控制路灯的开关和亮度调节。14、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。15、设计一个基于FPGA的图像增强系统，能够提高图像的对比度和亮度，说明算法和硬件实现。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细论述在一个具有n个顶点的有向图中，如何进行最短路径的更新操作。2、（本题5分）阐述哈夫曼编码的原理和构建过程，分析其在数据压缩中的效果和优势，并举例说明其应用。3、（本题5分）详细阐述在一个具有n个顶点和e条边的带权有向图中，如何使用迪杰斯特拉算法求解单源最短路径问题。4、（本题5分）分析在数据结构中，如何利用栈和队列实现图的遍历。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线课程平台的作业管理系统需要记录作业信息、学生提交情况和教师批改情况。作业信息包括作业ID、课程ID、作业内容、截止时间，学生提交情况包括学生ID、作业ID、提交时间、提交内容，教师批改情况包括作业ID、批改时间、批改分数、评语。请设计数据结构来管理作业数据，实现作业的发布、提交、批改、查询，并统计学生的作业完成情况。2、（本题5分）一个在线投票系统需要对投票项目和投票人的选择进行管理。投票项目信息包括项目编号、项目名称、选项等，投票人信息包括投票人编号、选择的选项等。这些信息以线段树的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）统计某个投票项目各个选项的票数；（2）新增一个投票项目；（3）修改投票人的选择；（4）查询票数最多的选项。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）某城市的公交路线管理系统需要存储公交路线的信息，如路线编号、起点站、终点站、途经站点、发车时间等。系统要实现快速查找特定路线、按照路线长度对路线进行排序、新增和删除路线、修改路线的发车时间等功能。请确定合适的数据结构，并详细描述算法设计和代码实现，同时分析其时间和空间复杂度。4、（本题5分）假设一个在线投票系统需要记录投票主题、选项和投票人的投票情况。投票主题包括主题ID、主题名称、开始时间、结束时间，选项包括选项ID、主题ID、选项内容，投票情况包括投票人ID、主题ID、选项ID。请设计数据结构来存储这些数据，能够快速统计每个选项的票数、查询投票结果、防止重复投票，并在投票结束后生成投票报告。5、（本题5分）在一个在线视频平台中，需要管理视频信息、用户观看历史、视频评论和点赞等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持视频的上传、删除、查找和播放，用户观看历史的记录，视频评论的管理和点赞数的统计，并能够根据用户行为推荐相关视频。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个Trie树结构，用于存储单词并实现查找、插入和删除操作，测试其性能。2、（本题10分）设计一个哈希表，处理冲突采用链地址法，实现插入、查找和删除操作，并分析其性能。3、（本题10分