赤峰应用技术职业学院《数据科学与大数据技术导论》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据科学与大数据技术导论》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30个小题，每小题1分，共30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、设计一个基于运算放大器的比较器阵列电路，能够同时比较多个输入信号的大小。2、设计一个数字信号编码方案，如曼彻斯特编码或差分曼彻斯特编码，分析编码效率和抗干扰能力。3、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。4、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。5、设计一个数字鉴频器，能够测量输入信号的频率变化，精度达到10Hz，给出电路结构和工作原理。6、设计一个基于传感器的环境监测系统，能够同时监测温度、湿度、光照强度等环境参数，并通过无线方式传输数据。7、利用数字电路技术，设计一个智能电梯群控系统，优化多部电梯的运行调度，提高运输效率。8、设计一个太阳能充电控制器，能够对12V的蓄电池进行充电管理，实现过充、过放保护，描述电路原理和控制策略。9、假设要实现一个LRU（最近最少使用）缓存淘汰策略，用于管理有限的内存空间以存储经常访问的数据。为了有效地实现这个策略，以下哪种数据结构是关键？（）A.双向链表结合哈希表B.栈结合数组C.队列结合树D.堆结合链表10、在排序算法中，冒泡排序是一种简单的排序方法。以下关于冒泡排序的描述，错误的是：（）A.冒泡排序通过不断比较相邻元素并交换位置来实现排序B.冒泡排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)C.冒泡排序是一种稳定的排序算法D.冒泡排序每次都能将最大的元素移动到数组的末尾11、栈是一种特殊的线性表，遵循后进先出的原则。在程序设计中，栈有着广泛的应用。例如，在表达式求值、函数调用等场景中经常使用栈。考虑一个表达式：(3+5)*2-7，使用栈来计算这个表达式的值。在计算过程中，当遇到运算符''时，以下正确的操作是：（）A.直接将''输出B.从栈中弹出两个操作数进行乘法运算C.将''压入栈中D.忽略''，继续处理后面的字符12、设计一个数字信号调制解调电路，能够实现数字信号的调制和解调，调制方式为ASK、FSK、PSK等。13、设计一个具有温度补偿功能的电容式传感器测量电路，提高测量精度，给出电路设计和温度补偿算法。14、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。15、设计一个音频混音器，能够处理8路音频输入，实现音量、平衡和效果调节，给出系统方案和电路实现。16、设计一个基于D/A转换器的方波信号发生器电路，输出频率范围为100Hz-10kHz，占空比可调。17、在查找算法中，顺序查找适用于各种情况。以下关于顺序查找的描述，不正确的是：（）A.顺序查找从数组的第一个元素开始，依次比较每个元素B.顺序查找的时间复杂度为O(n)C.顺序查找适用于有序和无序的数组D.顺序查找在元素较多的情况下效率很高18、在排序算法的改进和优化中，常常结合多种算法的优点。以下关于混合排序算法的叙述，错误的是（）A.可以将快速排序和插入排序结合，在小规模数据时使用插入排序B.混合排序算法能够在不同情况下发挥不同算法的优势，提高整体性能C.设计混合排序算法时，需要考虑不同算法之间的切换时机和条件D.混合排序算法一定比单一的排序算法性能更好19、设计一个基于图像传感器的车牌识别系统，能够自动识别车牌号码，并将识别结果进行输出和存储。20、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。21、设计一个数字信号处理器（DSP）视频处理电路，能够实现视频的压缩、解码等处理功能。22、在图的存储结构中，邻接矩阵和邻接表各有优缺点，以下关于它们的比较，错误的是：（）A.邻接矩阵适合表示稠密图，存储空间开销较大；邻接表适合表示稀疏图，存储空间较节省B.对于判断两个节点是否有边相连，邻接矩阵的效率高于邻接表C.在进行图的遍历操作时，邻接表的效率总是高于邻接矩阵D.邻接矩阵的空间复杂度为O(n^2)，邻接表的空间复杂度与边的数量有关23、设计一个基于PLC的制药厂反应釜控制系统，实现对反应温度、压力、搅拌速度等参数的精确控制。24、设计一个基于数字电路的交通信号灯控制系统，要求能够实现红、绿、黄三种灯的交替闪烁，并且可以根据不同时间段调整信号灯的工作模式。25、设计一个通信系统中的卷积编码和解码电路，分析其纠错性能和对系统误码率的改善效果。26、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27、运用电子电路知识，设计一个用于工业自动化的压力传感器信号调理电路，将传感器输出信号转换为标准电压或电流信号。28、在一个需要对大量数据进行频繁插入和删除操作，并且要求数据有序的数据结构中。以下哪种数据结构可能不太适合？（）A.红黑树B.链表C.平衡二叉树D.有序数组29、设计一个基于蓝牙5.0技术的无线耳机系统，具备稳定的音频传输、低延迟和长续航功能。30、设计一个基于ARM的工业控制计算机，实现对工业生产过程的实时监控和控制，描述计算机的硬件架构和软件系统。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线游戏的排行榜系统需要对玩家的得分进行实时更新和排名。得分信息以斐波那契堆的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）玩家得分增加或减少时更新排名；（2）查找排名前N的玩家；（3）删除某个玩家的得分记录；（4）计算排名的平均得分。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）一个医院的挂号系统需要记录患者的挂号信息，包括患者姓名、身份证号、挂号科室、医生姓名、挂号时间、就诊状态等。请设计数据结构来管理这些挂号数据，支持快速查找患者的挂号记录、按照科室或医生分类查询、更新就诊状态，并统计每个科室的挂号人数。3、（本题5分）一个在线音乐制作平台需要管理用户上传的音乐作品、音效素材和项目文件。设计数据结构来优化存储和检索，方便用户创作和分享。4、（本题5分）一个科研项目需要对大量的实验数据进行处理和分析，数据包括不同实验条件下的测量值、时间戳等。设计合适的数据结构来存储和管理这些数据，以便能够快速地进行数据筛选、统计分析和结果可视化。5、（本题5分）某城市的交通流量监测系统需要对各个路口的车流量进行统计和分析。路口信息和车流量数据以广义表的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）统计某个时间段内某个路口的车流量；（2）找出车流量最大的路口；（3）当路口设置发生变化时，更新数据结构；（4）按照车流量对路口进行排序。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细阐述在一个具有n个元素的堆中，如何查找最大的k个元素。2、（本题5分）解释二叉树的前序遍历、中序遍历和后序遍历的概念，分别给出三种遍历的算法步骤，并举例说明如何通过遍历结果还原二叉树。3、（本题5分）分析在字符串匹配中，基于字典树的改进算法和应用。4、（本题5分）探讨在一个具有n个顶点的无向图中，如何求解最大团问