龙岩学院《数据科学与大数据技术专业导论》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专业导论》2023-2024学年第一学期期末试卷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1分，共20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、设计一个用于光伏逆变器的控制系统，实现最大功率点跟踪和电能质量控制，给出系统架构和控制策略。2、假设要设计一个程序来管理一个图书馆的书籍库存系统，需要能够快速查找、插入和删除书籍信息。考虑到书籍数量可能很大，并且操作频繁，以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.数组，存储固定数量的元素，插入和删除操作效率较低B.链表，动态存储元素，插入和删除操作方便，但查找效率相对较低C.栈，遵循后进先出原则，不适合频繁的查找和删除任意位置的元素D.队列，先进先出，适用于排队场景，不太适合此库存管理需求3、设计一个音频均衡器电路，能够对不同频段的音频信号进行独立调节，给出电路结构和参数计算。4、在一个数据库的索引结构中，如果需要支持范围查询（例如查找年龄在20到30岁之间的用户），以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.B树，便于范围查找B.二叉搜索树，快速定位节点C.哈希表，直接获取特定键的值D.栈，存储查询过程中的中间结果5、插入排序也是一种基本的排序算法。关于插入排序的特点，以下描述正确的是：（）A.插入排序在每次迭代中，将待排序元素插入到已排序部分的合适位置B.插入排序在最坏情况下的时间复杂度为O(nlogn)，优于冒泡排序C.插入排序是一种不稳定的排序算法，可能改变相同元素的相对顺序D.插入排序适用于大规模数据的排序，效率很高6、设计一个基于ADC和微控制器的风速测量系统，能够测量0-30m/s的风速，精度达到0.1m/s。7、设计一个智能安防监控系统，能够实现视频监控、入侵检测和报警功能，给出系统的硬件架构和软件实现方案。8、设计一个基于FPGA的视频压缩系统，采用H.264或H.265编码标准，实现视频数据的压缩。9、设计一个基于数字图像处理技术的车牌识别系统，能够对输入的车辆图像进行车牌定位、字符分割和识别，阐述算法流程和实现方法。10、设计一个基于STM32的无刷直流电机驱动系统，采用FOC控制算法，实现精确调速和位置控制，给出系统组成和软件流程。11、考虑一个航班预订系统，需要存储不同航班的信息，包括航班号、起降时间、座位数量等，并能够快速地根据航班号、起降地点等条件进行查询和预订操作。在这种情况下，以下哪种数据结构和算法的组合可能是最优的？（）A.二分查找算法和二叉搜索树B.哈希表和线性探测解决冲突C.冒泡排序和链表D.选择排序和数组12、设计一个基于数字图像处理的医学图像分析系统，能够辅助医生进行疾病诊断和治疗。13、设计一个音频放大器扩展电路，能够增加放大器的输出功率和音质，并且具有失真检测功能。14、设计一个数字电压表自动校准电路，能够定期自动对电压表进行校准，提高测量精度。15、基于通信协议的自适应调整技术设计一个动态网络通信系统，能够根据网络状况自动优化传输参数。16、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17、设计一个红外遥控系统，能够通过遥控器对设备进行开、关、音量调节等操作，遥控距离不小于5米。18、在图的最短路径问题中，Dijkstra算法是一种常用的算法。以下关于Dijkstra算法的描述中，不正确的是（）A.该算法适用于有向图和无向图B.算法从起始顶点开始，逐步计算到其他顶点的最短路径C.算法通过不断更新顶点的距离值来找到最短路径D.算法的时间复杂度为O(n^2)，其中n是顶点的数量19、在一个数据压缩算法中，需要构建一个频率表来统计字符出现的频率。以下哪种数据结构最适合存储字符及其频率信息？（）A.二叉树，根据频率构建B.哈希表，快速查找字符频率C.栈，按顺序存储频率D.队列，先进先出处理字符20、设计一个基于运放的仪表放大器电路，增益可调范围为1-1000倍，共模抑制比不小于80dB，输入阻抗不小于1MΩ。二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）对于一个具有n个元素的数组，如何使用希尔排序算法选择合适的初始增量？2、（本题5分）说明二叉树的遍历算法中，如何使用非递归方式实现前序遍历、中序遍历和后序遍历。3、（本题5分）解释如何在一个具有n个元素的栈中，实现元素的逆序输出，并分析其时间复杂度和空间复杂度。4、（本题5分）论述在二叉树的序列化和反序列化中，如何将二叉树转换为字符串并恢复。5、（本题5分）对于一个具有n个元素的数组，如何使用归并排序算法实现非递归的版本？三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个基于B+树的存储结构来存储电商订单信息，实现订单的高效查询和更新操作。2、（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。3、（本题5分）设计一个程序，计算给定图中每个顶点的邻居顶点数量，输出结果。4、（本题5分）设计并查集中处理具有层次结构数据关系的算法，通过实例验证。5、（本题5分）设计一个程序，使用图结构表示城市之间的道路连接，实现最短路径的查询和显示。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某音乐平台需要对用户的播放记录和收藏歌曲进行管理。用户信息包括用户ID、播放历史、收藏歌曲等。考虑使用左偏树来存储这些信息。请设计算法实现以下功能：（1）查询用户最近播放的歌曲；（2）添加用户新的播放记录或收藏歌曲；（3）删除用户不再喜欢的歌曲；（4）按照播放次数对用户的歌曲进行排序。分析所设计算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题10分）在一个在线旅游攻略分享平台中，需要管理目的地信息、用户攻略、景点评价和热门路线等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持目的地和景点的添加、删除和修改，用户攻略的发布和分享，景点评价的管理，以