江苏师范大学《数据科学算法》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《数据科学算法》2023-2024学年第二学期期末试卷院(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15个小题，每小题2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、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2、设计一个基于模拟开关和电阻网络的程控增益放大器，实现增益的程控调节。3、使用运算放大器设计一个音频放大器电路，能够将输入的微弱音频信号进行放大，同时具有一定的带宽和低失真度，给出详细的电路设计和参数计算。4、设计一个基于单片机的智能安防监控系统，能够实时监测入侵、火灾等异常情况，并进行报警和录像。5、设计一个数字频率计高精度电路，能够实现更高精度的频率测量，精度达到±0.01Hz。6、二分查找是一种效率较高的查找算法。以下关于二分查找的条件，错误的是：（）A.数组必须是有序的B.每次查找都能将查找范围缩小一半C.二分查找适用于任何类型的数据D.二分查找的时间复杂度为O(logn)7、在图结构的应用中，假设要为一个城市的交通网络建模，其中节点表示交叉路口，边表示道路，并且需要计算两个地点之间的最短路径。以下哪种图算法最适合解决这个问题？（）A.深度优先搜索B.广度优先搜索C.Dijkstra算法D.Floyd-Warshall算法8、在数据结构的实际应用中，根据不同的需求选择合适的数据结构非常重要。以下场景中，不适合使用链表的是（）A.需要频繁在表头或表尾进行插入和删除操作B.对数据的随机访问要求较高C.数据量不确定，需要动态分配内存D.存储空间有限，需要节省内存9、使用单片机设计一个智能温度控制系统，能够根据设定温度自动控制加热或制冷设备，保证环境温度稳定在一定范围内。10、二叉搜索树在数据查找和排序中有广泛应用。假设我们正在维护一个二叉搜索树。以下关于二叉搜索树的描述，哪一项是不准确的？（）A.插入操作时，通过比较节点值找到合适的位置插入新节点，保持二叉搜索树的性质B.查找操作的时间复杂度在平均情况下为O(logn)，但在最坏情况下可能退化为O(n)C.删除操作相对复杂，需要根据被删除节点的子节点情况进行不同的处理D.只要按照一定的顺序插入节点，二叉搜索树就一定是平衡的，不需要进行平衡调整11、设计一个基于锁相环的频率合成器电路，输出频率范围为100kHz-1GHz，频率分辨率不大于1kHz，相位噪声小于-100dBc/Hz@1kHz偏移。12、运用集成电路知识，设计一款用于智能门锁的指纹识别芯片，具备快速准确的识别能力和高安全性。13、在数据结构中，栈是一种特殊的线性表，其操作遵循后进先出的原则。假设一个程序需要对一系列操作进行顺序处理，这些操作包括入栈和出栈。如果初始时栈为空，依次进行入栈操作：元素1、2、3，然后进行两次出栈操作。请问第二次出栈时弹出的元素是什么？（）A.1B.2C.3D.栈为空，无法出栈14、设一棵二叉树的中序遍历结果为ABCDEFG，前序遍历结果为DBAECFG，则后序遍历结果为（）A.ACGFEDBB.BDFEGCAC.DBEFAGCD.BDACEFG15、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。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）对于一个用链表实现的栈，如何实现获取栈中元素的最小值操作，要求时间复杂度为O(1)，给出算法思路和实现代码。2、（本题5分）论述如何在一个有向图中计算强连通分量，给出具体的算法步骤。3、（本题5分）详细阐述快速排序的分区过程和递归调用，分析其平均和最坏情况下的时间复杂度。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线论坛需要存储帖子和回复信息。每个帖子有帖子ID、标题、内容、作者、发布时间等，回复有回复ID、帖子ID、内容、回复者、回复时间。请设计数据结构来管理帖子和回复数据，能够快速查找特定帖子和其回复、按照主题分类、删除违规帖子和回复，并统计每个主题的帖子数量。2、（本题5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、按科目统计平均分、分析答题情况，并支持新考试的安排和旧考试数据的归档。3、（本题5分）某在线游戏的组队系统需要记录队伍信息和队员信息，队伍信息包括队伍ID、队伍名称、队长ID，队员信息包括队员ID、队伍ID、角色信息。设计数据结构来管理组队数据，能够快速查询队伍成员、解散队伍、加入队伍，并支持队伍之间的对战匹配。4、（本题5分）在一个在线考试的监考系统中，需要实时记录考生的答题情况、交卷时间、是否作弊等信息。设计数据结构来保障考试的公平性和数据的准确性，支持对考生答题过程的监控和异常情况的处理。5、（本题5分）在一个大型企业的人力资源管理系统中，需要存储员工的信息，包括员工编号、姓名、部门、职位、工资、绩效评估等。设计数据结构来管理员工数据，能够快速查找特定员工、按部门或职位分类、更新员工信息，并计算部门的平均工资。四、设计题（本大题共3个小题，共3