扬州市职业大学《数据科学算法》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据科学算法》2023-2024学年第一学期期末试卷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、设计一个数字时钟收音机电路，能够显示时间、接收广播信号并播放音频，具有闹钟和定时关机功能。2、设计一个基于锁相环的频率合成器系统，能够输出频率范围为10MHz-1GHz，频率分辨率为1Hz，相位噪声小于-120dBc/Hz@1kHz偏移。3、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。4、设计一个基于数字温度传感器和无线传输模块的冷链物流温度监控系统，实时监测货物运输过程中的温度变化。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、设计一个基于蓝牙低能耗（BLE）技术的智能手环通信系统，实现与手机的数据交互和健康监测功能。7、根据数字信号处理理论，设计一个数字滤波器，用于去除音频信号中的噪声，要求滤波器具有陡峭的截止频率和较小的通带波纹。8、设计一个简单的数字信号调制解调系统，能够实现ASK、FSK、PSK等调制方式，给出系统的硬件电路和软件实现。9、设计一个4G通信模块的接口电路，能够实现与微处理器的通信，详细说明硬件连接和通信协议。10、设计一个基于单片机的水质净化设备控制系统，能够根据水质参数自动控制净化过程。11、设计一个数字通信系统中前向纠错编码（FEC）的性能评估和优化方案，分析编码增益和复杂度。12、运用通信网络原理，设计一个智慧农业的物联网网络方案，实现农田环境数据的采集和远程控制。13、哈希表在解决冲突时有多种方法。关于解决哈希冲突的方法，以下描述哪一项是不正确的？（）A.开放寻址法通过在哈希表中寻找空闲位置来解决冲突B.链地址法将冲突的元素存储在链表中C.再哈希法通过更换哈希函数来减少冲突D.无论采用哪种解决冲突的方法，哈希表的查找效率都不会受到影响14、设计一个基于Wi-Fi的智能家居网关，能够实现不同智能家居设备之间的互联互通和集中控制。15、设计一个基于ZigBee技术的智能农业环境监测系统，能够实时监测土壤湿度、温度、酸碱度等参数。16、字符串在计算机程序中经常被处理，也有相应的数据结构和操作。以下关于字符串的描述，错误的是：（）A.字符串可以用字符数组或指针来表示，常见的操作包括字符串的连接、比较、查找等B.朴素的字符串匹配算法时间复杂度较高，KMP算法通过利用已匹配的部分信息提高了匹配效率C.字符串的存储方式会影响其操作的效率，例如使用动态分配内存的方式可以更灵活地处理长度变化的字符串D.字符串的操作都是简单的基本运算，其时间复杂度都为O(1)，与字符串的长度无关17、考虑一个图书馆管理系统，需要存储图书的信息，包括书名、作者、ISBN号、借阅状态等，并能够根据不同的条件进行快速查询和排序，如按照借阅次数、出版年份等。为了实现这些功能，以下哪种数据结构可能是最有效的？（）A.冒泡排序算法结合数组B.快速排序算法结合链表C.归并排序算法结合二叉树D.插入排序算法结合栈18、设计一个数字电视信号的传输系统，包括调制、编码和发射模块，满足特定的传输标准和质量要求。19、设计一个基于蓝牙5.2的无线耳机，能够实现高品质音频播放和降噪功能，续航时间不小于20小时。20、设计一个温度传感器网络数据分析电路，能够对温度传感器网络采集的数据进行分析和处理，并且具有预警功能。21、设计一个基于FPGA的数字滤波器，实现对输入信号的低通滤波，截止频率为2kHz，采样频率为10kHz。22、运用通信网络技术，设计一个智能工厂的5G专网方案，满足工业生产中对低延迟、高可靠通信的需求。23、设计一个通信系统功率控制模块，能够根据信道条件动态调整发射功率，分析功率控制的精度和响应速度。24、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。25、设计一个用于工业传感器的信号调理电路，将传感器输出的小信号转换为标准电压或电流信号，给出电路设计和精度分析。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释如何将一个二叉树转换为双向链表，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度。2、（本题5分）论述如何利用并查集解决岛屿数量问题，给出算法思路和代码实现。3、（本题5分）论述在图的存储优化中，如何使用邻接表结合数组来节省存储空间。4、（本题5分）解释数据结构中栈的压栈和弹栈操作的含义，并举例说明其在实际中的应用。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，在一个字符串中找出所有由相同字符组成的子串。2、（本题5分）设计一个算法，在一个二叉树中找出所有节点值之和等于给定值的路径。3、（本题5分）设计一个程序，使用二叉树结构存储音乐专辑的名称和发行年份，实现按照发行年份进行查找和排序。4、（本题5分）设计一个程序，在字符串中查找所有由相同字符组成的子串，输出子串。5、（本题5分）设计一个程序，使用图的数据结构表示物流网络中的多式联运规划，实现不同运输方式的最优组合和路径规划功能。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某医院的医生排班管理系统需要存储医生的排班信息，如医生编号、医生姓名、科室、排班日期、上班时间、下班时间等。系统要支持快速查找特定医生的排班、按照上班时间对排班进行排序、新增排班、修改排班以及删除排班。请设计合理的数据结构和算法，并提供代码实现和性能分析。2、（本题10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