北京外国语大学《数据模型与决策》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据模型与决策》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LoRaWAN的物联网终端设备，实现低功耗远距离数据传输，给出硬件架构和软件流程。2、设计一个数字电路中的可编程逻辑阵列（PLA）实现逻辑函数的方案，分析资源利用率。3、设计一个基于ARM的车载信息娱乐系统，具备导航、多媒体播放和蓝牙通信功能，描述系统架构和软件模块。4、设计一个基于运算放大器的差分放大器电路，具有高共模抑制比和良好的线性度。5、想象一个需要存储大量学生成绩数据，并能够快速找出最高成绩和最低成绩的应用场景。同时，还需要支持成绩的插入和更新操作。在这种情况下，以下哪种数据结构可能最为合适？（）A.二叉搜索树，能快速查找、插入和删除元素，但平衡情况影响性能B.堆，特别是最大堆和最小堆，能快速获取最大或最小元素，插入和更新操作相对复杂C.哈希表，查找特定成绩效率高，但不便于直接找出最大和最小成绩D.红黑树，自平衡的二叉搜索树，保证了较高的查找和插入效率6、设计一个基于PLC的自动化灌溉系统，能够根据土壤湿度自动控制灌溉设备的启停。7、基于通信中的信道编码和译码技术设计一个可靠的通信系统，提高数据传输的纠错能力。8、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。9、队列可以用于实现广度优先搜索算法。对于队列在广度优先搜索中的应用，以下描述哪一项是不正确的？（）A.从起始节点开始，将其加入队列，然后依次处理队列中的节点B.对于每个节点，将其未访问过的邻接节点加入队列C.队列中的节点按照加入的先后顺序进行处理，保证了广度优先的搜索顺序D.在搜索过程中，不需要标记已访问的节点，因为队列可以自动避免重复访问10、设计一个基于陀螺仪和加速度计的姿态测量系统，能够实时获取物体的姿态信息。11、在数据结构中，链表是一种常见的数据结构。以下关于链表的描述，哪一项是不准确的？（）A.链表由一系列节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针B.链表的插入和删除操作在特定位置时，时间复杂度为O(1)C.链表可以方便地进行动态内存分配，无需事先确定存储空间大小D.链表在查找特定元素时，时间复杂度总是优于顺序表12、设计一个用于雷达系统的中频放大器，带宽为10MHz，增益为50dB，噪声系数小于5dB，阐述电路结构和器件选择。13、设计一个基于555定时器的方波发生器，输出频率在100Hz至1kHz连续可调，说明电路原理和元件选择。14、设计一个高频射频收发器电路，工作频率在2.4GHz，支持蓝牙和ZigBee通信，给出电路结构和性能指标。15、运用集成电路工艺，设计一款用于手机的电源管理芯片，具备充电管理、电量监测和过压保护等功能。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释什么是线段树数据结构，说明其应用场景和构建过程，并阐述如何进行区间查询和更新操作。2、（本题5分）详细说明如何在一个图中进行广度优先搜索的并行实现，给出算法步骤和实现代码，并分析其性能优势。3、（本题5分）描述二叉树的遍历算法在二叉树的染色问题、树的转换问题中的应用。4、（本题5分）简述哈希表的哈希冲突是如何产生的，以及如何减少哈希冲突的发生。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某公司的库存管理系统需要记录原材料、半成品和成品的库存数量、成本和存放位置等信息。设计一种数据结构来存储这些信息，实现库存的入库、出库、盘点和成本核算操作，并能够根据销售预测和生产计划进行库存预警和补货建议。2、（本题5分）某电商平台需要对用户的购买记录进行分析，以了解用户的消费习惯。购买记录以链表形式存储，每个节点包含用户ID、商品ID、购买时间和购买金额等信息。请设计算法实现以下功能：（1）统计每个用户的总消费金额；（2）找出消费金额最高的前10个用户；（3）按照购买时间对购买记录进行排序。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）一个快递公司的包裹跟踪系统需要记录包裹的单号、运输路径、当前位置和预计送达时间。设计合适的数据结构来实现包裹状态的实时查询和跟踪。4、（本题5分）某城市的垃圾分类管理系统需要记录垃圾投放点信息、垃圾类型、分类情况和回收记录等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现垃圾投放点的管理，垃圾类型的分类和统计，分类情况的监督和回收记录的查询，并能够提高垃圾分类的效率和准确性。5、（本题5分）某公司的员工信息（包括员工编号、姓名、年龄、部门、工资等）以哈希表的形式存储。由于公司规模扩大，员工数量急剧增加，导致哈希冲突频繁。请提出改进方案，重新设计哈希函数和解决冲突的方法，并分析改进后的时间复杂度和空间复杂度。同时，实现以下功能：（1）查找特定员工的信息；（2）统计每个部门的员工人数。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）研究伸展树在处理海量数据时的局限性，提出改进方向和设计方案。2、（本题10分）基于AVL树和广度