西安信息职业大学《数据科学与工程导论》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据科学与工程导论》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、设计一个数字频率合成器扩展电路，能够增加频率合成器的输出频率范围和精度，并且具有相位调制功能。2、设计一个数字频率计高精度电路，能够实现更高精度的频率测量，精度达到±0.01Hz。3、设计一个基于模拟移相器的相位调节系统，能够实现对输入信号相位的连续调节。4、根据传感器技术，设计一个用于环境监测的空气质量检测系统，能够检测多种污染物的浓度。5、对于一个具有n个节点的完全二叉树，其叶子节点的个数大约为？（）A.n/2B.n/4C.log2nD.n/2-16、在数据结构中，堆通常用于实现优先队列。假设需要构建一个最大堆，以下关于堆的调整操作，哪个是关键的步骤（）A.从根节点开始，比较每个节点与其子节点的值B.从叶子节点开始，向上调整节点的位置C.随机选择节点进行比较和调整D.不需要进行调整，初始构建就是正确的7、设计一个数字音频编码和解码系统，采用特定的编码算法，比较编码前后的音频质量和数据压缩率。8、在一个操作系统的进程调度中，多个进程需要竞争CPU资源，系统根据进程的优先级和等待时间进行调度。以下哪种数据结构可以有效地管理进程的状态和信息？（）A.红黑树，平衡存储进程数据B.链表，简单记录进程顺序C.数组，按固定顺序存储进程D.堆，根据优先级调整进程位置9、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。10、设计一个电子秤电路，能够测量物体的重量，测量范围为0kg到10kg，精度为±0.01kg。11、设计一个数字频率计，采用直接计数法，测量范围为1Hz至10MHz，给出系统方案和误差分析。12、设计一个无线通信收发系统，工作在特定频段，实现数据的可靠传输，考虑发射功率、接收灵敏度和抗干扰能力等因素。13、设计一个基于NFC技术的近场通信系统，实现数据传输和支付功能，说明系统组成和安全机制。14、设计一个基于微控制器的智能小车控制系统，实现小车的自动避障、循迹和速度控制等功能。15、设计一个基于PLC的污水处理厂曝气池控制系统，实现对曝气强度和时间的精确控制。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释如何在一个有序链表中查找中位数节点。2、（本题5分）在一个具有n个元素的双向循环链表中，如何实现将链表按照特定规则进行分割，给出算法步骤和时间复杂度分析。3、（本题5分）链表的合并操作有哪些方法？请详细描述一种方法的实现过程。4、（本题5分）对于一个用哈希表存储的整数集合，解释如何实现集合的交集、并集和差集运算，给出算法思路和时间复杂度分析。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在一个电商平台的商品推荐系统中，需要根据用户的浏览历史、购买记录和相似用户的行为来为用户推荐商品。请设计数据结构来存储这些数据，并实现推荐算法，能够快速为用户生成准确的商品推荐列表，同时考虑实时更新和个性化需求。2、（本题5分）一个大型数据库系统需要对数据进行快速检索和排序。数据以红黑树的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）插入一条新的数据记录；（2）删除一条指定的数据记录；（3）按照某个字段对数据进行排序并输出；（4）查找某个范围内的数据记录。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）一家物流公司的配送中心需要管理货物的配送信息，包括配送单号、货物信息、收件人信息、配送员信息、配送状态、预计送达时间等。设计合适的数据结构来存储配送数据，实现配送信息的快速查询、状态更新、人员调度，并统计按时送达率。4、（本题5分）某金融机构需要对客户的交易记录进行分析，以检测异常交易行为。交易记录包括交易时间、金额、交易类型等。设计合适的数据结构和算法，能够快速地筛选出异常交易，并进行风险评估。5、（本题5分）某高校的选课系统需要处理学生的选课操作，确保课程容量不超员，同时满足学生的选课需求。设计合适的数据结构和算法，实现选课过程的高效管理。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个程序，使用链表实现栈和队列的混合数据结构，支持特定的操作需求。2、（本题10分）研究线段树在区间求和操作中的更新策