德宏师范高等专科学校《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一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40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、堆排序是基于二叉堆数据结构的排序算法。假设我们正在使用堆排序对数组进行排序。以下关于堆排序的描述，哪一项是不准确的？（）A.堆排序首先将数组构建成一个最大堆或最小堆，然后逐步取出堆顶元素并调整堆B.堆排序的时间复杂度为O(nlogn)，空间复杂度为O(1)C.堆排序在排序过程中不需要额外的辅助空间，是一种原地排序算法D.堆排序适用于对大规模数据进行排序，但在数据量较小时性能不如其他排序算法2、设计一个音频放大器电路，能够放大输入的音频信号，输出功率在10W以上，并且具有音量调节功能。3、设计一个基于FPGA的交通信号灯控制系统，能够根据不同的时间段和车流量自动调整信号灯的时长，实现智能化交通控制。4、利用电力电子技术设计一个三相交流逆变器，将直流电转换为三相交流电，用于驱动电机等负载。5、设计一个基于FPGA的数字频率合成器，输出频率稳定度优于10^-6，相位噪声低于-100dBc/Hz@1kHz。6、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7、假设要在一个有序的整数数组中查找第一个大于给定值的元素。以下哪种搜索算法能够最有效地完成这个任务？（）A.顺序搜索B.二分查找C.深度优先搜索D.广度优先搜索8、设计一个无线通信模块远距离传输电路，能够实现更远距离的无线数据传输，传输距离达到1公里以上。9、已知一个带权无向图的顶点集合为{V1,V2,V3,V4,V5}，其对应的邻接矩阵如下：（）|024∞∞||2013∞||41021||∞3205||∞∞150|使用Prim算法构造最小生成树，首先被选中的边是？A.(V1,V2)B.(V2,V3)C.(V3,V5)D.(V2,V5)10、在数据结构中，数组是一种常见的存储结构。关于数组的特点和应用，以下描述不正确的是（）A.数组的元素在内存中是连续存储的，便于随机访问B.数组的大小在定义后通常不能改变C.二维数组在内存中是按行优先或列优先的顺序存储的D.数组只能用于存储相同类型的数据，不能存储不同类型的数据11、栈是一种特殊的线性结构，遵循后进先出的原则。假设一个程序中使用了栈来存储数据。以下关于栈的描述，哪一项是不准确的？（）A.栈可以用于实现函数调用时的参数传递和局部变量存储B.入栈和出栈操作的时间复杂度均为O(1)C.可以使用数组或链表来实现栈的数据结构D.栈的存储空间大小是固定的，无法动态扩展12、设计一个基于传感器网络的农业环境监测系统，能够实时监测土壤湿度、光照强度、风速等参数，为农业生产提供数据支持。13、当需要构建一个能够表示家族关系的树形数据结构时，假设每个节点代表一个家庭成员，并且需要方便地查找某个成员的祖先和后代。以下哪种树形结构最合适？（）A.二叉树B.二叉搜索树C.多叉树D.红黑树14、利用模拟电路技术，设计一个高精度的电压基准源电路，输出电压具有极低的温度系数和长期稳定性。15、快速排序是一种高效的排序算法。以下关于快速排序的描述，不正确的是：（）A.快速排序通过选择一个基准元素，将数组分为两部分，然后对这两部分分别进行排序B.快速排序在平均情况下的时间复杂度为O(nlogn)C.快速排序是一种稳定的排序算法D.快速排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)16、哈希表的装填因子越大，发生冲突的可能性就越大。假设一个哈希表的容量为10，当前存储了8个元素，装填因子是多少？（）A.0.8B.0.2C.8D.217、利用数字逻辑电路设计一个数字频率计，能够测量输入信号的频率，给出测量精度和范围。18、使用集成电路设计一个运算放大器，给出性能指标要求和电路设计方案，并进行仿真验证。19、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叙述中，不正确的是（）A.冒泡排序通过不断比较相邻元素并交换位置来排序B.冒泡排序在最好情况下的时间复杂度为O(n)C.冒泡排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)D.冒泡排序是一种稳定的排序算法20、假设正在设计一个内存管理系统，需要有效地分配和回收内存块，并能够快速地查找合适大小的空闲内存区域。以下哪种数据结构和算法常用于解决内存管理的问题？（）A.伙伴系统和首次适应算法B.堆排序和最佳适应算法C.冒泡排序和最坏适应算法D.快速排序和循环首次适应算法二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）对于一个用数组实现的最大堆，说明如何将其转换为有序数组，给出算法步骤和时间复杂度分析。2、（本题5分）在一个具有n个元素的堆中，如何实现堆的删除操作的优化，使得时间复杂度降低，给出优化思路和代码实现。3、（本题5分）深入分析在一个具有n个元素的顺序表中，如何进行插入排序，并分析其时间复杂度。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个程序，使用并查集解决岛屿数量问题，给定一个二维矩阵表示地图，判断岛屿的个数。2、（本题5分）设计一个程序，实现对二叉搜索树的平衡检查功能，判断输入的二叉搜索树是否平衡。3、（本题5分）使用图数据结构设计一个工厂生产流程优化系统，提高生产效率。4、（本题5分）设计一个算法，利用二叉搜索树存储电影的评分信息，能够快速查找特定评分范围内的电影。5、（本题5分）设计一个算法，判断给定的二叉树是否为完全二叉树，输出判断结果。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）一个在线音乐平台的歌单管理系统需要对用户创建的歌单和歌曲信息进行管理。歌单信息包括歌单编号、名称、歌曲列表等，歌曲信息包括歌曲ID、名称、歌手等。这些信息以邻接多重表的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询某个歌单中的歌曲；（2）向歌单中添加或删除歌曲；（3）合并两个歌单；（4）统计