广州东华职业学院《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、设计一个数字信号调制解调高速电路，能够实现更高的数据传输速率，提高通信效率。2、在一个图像处理软件中，需要对图像的像素数据进行操作，如快速找到相邻像素的最大值、最小值等，并能够高效地进行区域填充。对于这样的图像数据处理需求，以下哪种数据结构可能是最有用的？（）A.二维数组，直接对应图像的像素矩阵B.二叉树，对像素值进行排序和查找C.图，表示像素之间的关系D.哈希表，快速定位特定像素的信息3、在数据结构的性能评估中，除了时间复杂度和空间复杂度，平均情况下的性能也是重要的考虑因素。假设一个数据结构在大多数情况下操作效率很高，但在某些特殊输入下性能急剧下降。以下关于这种数据结构的评价，哪个是合理的（）A.是一种优秀的数据结构，因为大多数情况性能好B.不是一种好的数据结构，因为存在性能瓶颈C.需要根据具体应用场景来判断其优劣D.以上评价都不准确4、设计一个数字存储示波器扩展电路，能够增加示波器的存储深度和采样率，并且具有触发功能。5、在一个需要对大量整数进行排序的场景中，如果内存空间有限，不能一次性容纳所有数据，以下哪种排序算法可能是最合适的？（）A.冒泡排序，简单但效率低，不适合大数据量B.快速排序，通常在内存中进行，不适合内存受限情况C.归并排序，可以采用外部排序的方式处理大数据量D.插入排序，适用于少量数据，不适合大规模数据6、设计一个数字温度计湿度计电路，能够同时测量环境温度和湿度，温度精度为±0.1℃，湿度精度为±2%RH。7、设计一个集成电路制造工艺中的光刻曝光系统，考虑分辨率、对准精度等关键参数，优化系统性能。8、在数据结构中，哈希表是一种用于快速查找的数据结构。以下关于哈希表的描述，不准确的是：（）A.哈希表通过哈希函数将关键字映射到表中的特定位置，实现快速查找B.哈希表的查找、插入和删除操作的平均时间复杂度都接近O(1)C.哈希冲突是指不同的关键字通过哈希函数映射到了相同的位置，解决哈希冲突的方法有开放地址法和链地址法等D.哈希表的性能不受哈希函数的选择和表的装填因子的影响9、设计一个模拟集成电路中的运算放大器，满足特定的增益、带宽和输入输出阻抗要求，进行性能仿真。10、设计一个基于Wi-Fi技术的无线视频监控系统，能够实时传输高清视频，具备远程控制和存储功能，说明系统组成和网络配置。11、设计一个基于ARM处理器的嵌入式系统，实现特定的功能，如数据采集、处理和传输，描述系统的硬件架构和软件编程思路。12、假设正在开发一个股票交易系统，需要实时记录每只股票的价格变化，并能够快速地找出价格涨幅最大和跌幅最大的股票。同时，要支持对股票价格的历史数据进行分析。以下哪种数据结构和算法的搭配最适合这个系统？（）A.最大堆和最小堆，分别存储涨幅和跌幅最大的股票信息B.红黑树和中序遍历，获取股票价格的排序C.跳表和插入排序，更新股票价格数据D.线段树和归并排序，分析股票价格历史数据13、在一个链式存储的栈中，进行出栈操作时，如果栈为空，会发生什么情况？（）A.正常出栈，返回空值B.程序报错C.自动添加一个默认值D.等待用户输入值14、考虑一个搜索引擎的索引构建过程，需要对大量的网页内容进行分词、索引和存储，以便能够快速地根据用户的查询关键词返回相关的网页。以下哪种数据结构和算法常用于搜索引擎的索引构建和查询处理？（）A.倒排索引和分词算法B.正排索引和冒泡排序C.索引链表和选择排序D.索引数组和插入排序15、根据数字信号处理知识，设计一个视频编码解码器，支持高清视频的压缩和解压缩。16、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17、插入排序也是一种简单的排序算法，它将未排序的元素逐个插入到已排序的部分中。在平均情况下，插入排序的时间复杂度为：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(logn)18、设计一个基于FPGA的数字信号滤波系统，支持在线参数调整和实时滤波，给出硬件设计和滤波算法优化。19、设计一个数字通信系统中前向纠错编码（FEC）的性能评估和优化方案，分析编码增益和复杂度。20、设计一个基于ADC和DAC的模拟信号采集与回放系统，能够对音频范围内的模拟信号进行采集、数字化处理和回放，给出系统架构和性能指标分析。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）阐述如何在一个具有n个顶点的图中，使用邻接表存储结构获取顶点的度，并分析其时间复杂度。2、（本题5分）论述在最短路径算法的变种中，如限制条件下的最短路径（如限制经过的节点数），如何求解。3、（本题5分）阐述并查集中如何通过数据结构的改进提高空间利用率。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）使用链表和克鲁斯卡尔算法，设计一个程序，为一个分布式计算系统中的节点构建可靠的通信架构，考虑节点的性能和负载。2、（本题5分）设计一个程序，通过字典树实现对大量字符串的快速检索和分类。3、（本题5分）设计一个程序，使用拓扑排序解决课程安排问题，给定课程的先修关系，输出课程安排顺序。4、（本题5分）设计一个程序，利用数组实现计数排序的优化版本，提高排序效率并展示过程和结果。5、（本题5分）实现一个算法，计算一个图的最小生成森林。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）某公司的员工管理系统需要存储员工的个人信息，如姓名、工号、部门、职位、薪资等。请