山东华宇工学院《数据分析与数据挖掘》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据分析与数据挖掘》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、运用电子信息工程知识，设计一个智能电网的分布式能源管理系统，实现对太阳能、风能等分布式能源的有效整合和管理。2、设计一个基于单片机的电子秤系统，能够测量物体的重量，并具有去皮、计价等功能。3、设计一个基于单片机的智能车位引导系统，能够实时显示停车场内的车位占用情况，并引导车辆快速找到空闲车位。4、在树型数据结构中，二叉树是一种重要的类型。以下关于满二叉树的描述，不正确的是（）A.每一层上的节点数都达到最大值B.叶子节点都在最底层C.满二叉树一定是完全二叉树D.满二叉树的节点总数一定是奇数5、设计一个数字存储示波器高速采样与触发优化电路，能够实现更高的采样率和更准确的触发，提高测量精度。6、设计一个集成电路制造工艺中的离子注入工艺参数优化方案，提高注入的均匀性和准确性。7、采用模拟电子技术设计一个电压跟随器，提高电路的输入阻抗和输出稳定性。8、设计一个射频电路中的滤波器性能优化方案，包括带宽、插入损耗和带外抑制等指标。9、运用通信网络原理，设计一个物流配送中心的货物跟踪系统的网络方案，实时掌握货物位置和状态。10、设计一个基于STM32的物联网网关，能够连接多种传感器并将数据上传到云平台，说明系统架构和通信协议转换。11、在一个交通流量监测系统中，需要实时记录不同路段的车辆数量，并能够快速地找出车辆数量最多的路段和最少的路段。此外，还需要能够动态地更新路段的车辆数量信息。对于这样的需求，以下哪种数据结构最为合适？（）A.优先队列，能够快速获取最大或最小元素B.红黑树，保持数据的有序性并支持高效的插入和删除C.跳表，实现快速的查找、插入和删除操作D.线段树，用于处理区间的统计和更新问题12、利用传感器设计一个自动照明控制系统，根据环境光线强度自动控制灯光的开启和关闭，并可以调节灯光亮度。13、字符串是一种常见的数据类型，在字符串的操作中，模式匹配是重要的问题。关于朴素的模式匹配算法，以下描述错误的是（）A.时间复杂度较高B.从主串的第一个字符开始依次匹配C.每次匹配失败后，模式串需要回溯到起始位置D.是一种高效的模式匹配算法14、以下哪种排序算法在平均情况下和最坏情况下的时间复杂度差异最大？（）A.冒泡排序B.插入排序C.快速排序D.选择排序15、设计一个基于数字信号处理的语音加密与解密系统，保障语音通信的安全。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）深入分析在具有n个顶点的图中，如何进行拓扑排序以确定任务的执行顺序，并说明其应用场景。2、（本题5分）解释如何在一个具有n个顶点的有向图中，使用拓扑排序算法判断是否存在有向环，并分析其时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）解释如何判断一个字符串是否为回文，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度。4、（本题5分）在一个链表中，如何实现链表的复制操作？三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一家在线医疗平台需要管理患者的病历信息、诊断结果和治疗方案。病历信息包括患者ID、基本信息、症状描述，诊断结果包括诊断ID、患者ID、诊断结论，治疗方案包括方案ID、患者ID、治疗步骤。设计数据结构来存储这些医疗数据，实现患者信息的快速查询、诊断结果的对比分析、治疗方案的跟踪，并保障数据的安全性和隐私性。2、（本题5分）某旅游预订平台需要管理酒店的房间信息、预订状态和价格。设计一种数据结构和算法，能够快速地查询可预订房间、处理预订操作，并根据预订情况动态调整价格。3、（本题5分）某公司的员工管理系统需要存储员工的基本信息，如员工编号、姓名、年龄、职位、工资等。系统要能够快速查找特定员工的信息、按照工资高低对员工进行排序、新增和删除员工记录，并且支持对员工信息的修改。请确定合适的数据结构，并详细阐述如何实现这些功能，包括算法设计和代码实现，以及对性能的分析。4、（本题5分）一个在线教育平台的作业批改系统需要记录学生的作业提交情况、批改结果和教师评语。设计数据结构来方便教师查阅和统计学生的作业表现。5、（本题5分）某城市的公交系统需要记录公交线路和站点信息。每条公交线路有线路编号、起点站、终点站、途经站点列表等。请设计数据结构来存储这些公交信息，实现线路的快速查询、站点的添加和删除、统计经过特定站点的线路数量，并规划最优乘车路线。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个哈夫曼编码系统，对给定的字符及其出现频率进行编码和解码，计算编码后的平均码长。2、（本题10分）使用链表和堆的组