石河子工程职业技术学院《数据科学与实践》2023-2024学年第二学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页石河子工程职业技术学院《数据科学与实践》

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25个小题，每小题1分，共25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、堆是一种特殊的树形数据结构，分为大顶堆和小顶堆。假设存在一个小顶堆，其数组表示为[1,3,5,7,9,11]。现在要插入一个值2，为了保持堆的性质，需要进行一系列调整操作。以下哪种调整方式是正确的？（）A.直接将2插入末尾，无需调整B.将2与父节点比较，若小于父节点则交换位置，直到满足堆的性质C.将2与子节点比较，若大于子节点则交换位置，直到满足堆的性质D.重新构建整个堆2、设计一个基于音频运放的耳机均衡器，能够对不同频段的音频进行独立的增益调节。3、设计一个数字图像处理中的图像融合算法，如基于小波变换的图像融合，比较融合前后的图像质量。4、设计一个基于ADC和微控制器的压力测量系统，能够测量0-100MPa的压力，精度达到0.1MPa。5、在一个需要对大量整数进行排序，并且内存空间有限的情况下。以下哪种排序算法可能比较适合？（）A.归并排序B.冒泡排序C.桶排序D.选择排序6、设计一个数字频率合成器，能够输出频率在100kHz至10MHz范围内连续可调的正弦波，给出系统架构和锁相环参数计算。7、设计一个简单的无线数据传输系统，采用Zigbee技术，实现多个节点之间的通信，描述系统的硬件组成和软件流程。8、当需要存储和处理一个无向图的邻接信息时，以下哪种数据结构通常被使用？（）A.邻接矩阵B.邻接表C.哈希表D.二叉树9、根据传感器技术，设计一个用于工业环境的粉尘浓度监测系统，及时预警粉尘超标情况。10、在图的遍历算法中，深度优先搜索和广度优先搜索是两种基本方法。以下关于深度优先搜索的描述，不正确的是（）A.采用栈来实现B.可能会出现重复访问节点的情况C.对于连通图，能遍历到所有节点D.可以用于求解图的连通分量11、假设要实现一个可以动态调整大小并且能够快速查找最大元素的数据结构。以下哪种数据结构的扩展和修改可能是最合适的？（）A.最大堆B.最小堆C.链表D.数组12、设计一个音频均衡器电路，能够对输入的音频信号进行不同频段的增益调节，以改善音频质量。13、数据结构是计算机科学中重要的研究领域，它对程序的性能和效率有着关键影响。以下关于数据结构的描述，错误的是：（）A.数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合B.数据结构主要研究数据的逻辑结构、存储结构以及对数据的操作C.数据结构只关注数据的存储方式，不考虑数据的处理效率D.选择合适的数据结构可以提高程序的运行速度和节省存储空间14、设计一个基于运算放大器的音频放大器电路，要求输入阻抗不小于10kΩ，输出功率不小于10W，总谐波失真小于1%。15、假设要实现一个字典数据结构，支持快速的插入、删除和查找操作，并且能够存储大量的数据。以下哪种实现方式可能是最优的？（）A.基于链表的实现B.基于数组的实现C.基于哈希表的实现D.基于树的实现16、设计一个太阳能热水器控制器电路，能够根据水温自动控制加热和保温，并且具有水位显示和缺水报警功能。17、队列可以用于实现广度优先搜索算法，以下关于队列在该算法中的作用，描述不正确的是：（）A.队列用于存储待扩展的节点，按照先进先出的顺序进行扩展B.队列可以保证搜索的广度优先性，即先访问距离起始节点近的节点C.队列在搜索过程中不需要进行任何操作，只在开始和结束时使用D.队列的容量大小对搜索的效率和结果没有影响18、哈希表在解决冲突时有多种方法。关于解决哈希冲突的方法，以下描述哪一项是不正确的？（）A.开放寻址法通过在哈希表中寻找空闲位置来解决冲突B.链地址法将冲突的元素存储在链表中C.再哈希法通过更换哈希函数来减少冲突D.无论采用哪种解决冲突的方法，哈希表的查找效率都不会受到影响19、设计一个基于蓝牙的智能手表，能够显示时间、计步、监测心率和接收手机通知，描述硬件和软件设计。20、在一个实时交通监控系统中，需要快速更新道路的拥堵状态，并能够查询某条道路的当前状态。以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.二叉平衡树，能够保持平衡，查找和更新效率较高，但结构较复杂B.跳表，通过多层索引提高查找和更新效率，实现相对简单C.线段树，常用于区间查询和更新，但对于单个元素的操作相对复杂D.红黑树，自平衡的二叉搜索树，保证了较好的性能21、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22、设计一个基于FPGA的视频流处理系统，能够实现视频的压缩、传输和显示，阐述硬件设计和视频处理算法。23、设计一个基于STM32的智能家居控制系统，能够实现对灯光、窗帘、空调等设备的控制，描述系统的硬件架构和软件编程。24、设计一个基于蓝牙mesh技术的智能照明控制系统，能够实现多个灯具的分组控制和场景切换。25、设计一个基于运算放大器的电压跟随器电路，具有高输入阻抗和低输出阻抗特性。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细阐述B树中节点的插入导致上溢的处理方法。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）阐述并查集中如何通过路径分裂进一步优化查询性能。4、（本题5分）论述伸展树在处理海量数据时的局限性和改进方向。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个哈希表，用于存储学生的姓名和学号，解决哈希冲突采用链地址法，实现插入、查找和删除学生信息的功能。2、（本题5分）以哈希表为基础，设计一个在线游戏道具管理系统，能够快速查询和更新道具信息。3、（本题5分）研究伸展树在数据局部性较好情况下的性能优势，设计测试用例。4、（本题5分）设计利用图的深度优先搜索和广度优先搜索算法解决迷宫问题的方案。5、（本题5分）设计一个冒泡排序程序，对链表进行排序，分析其时间和空间复杂度。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一个仓库的货物分类管理系统需要对不同类型的货物进行分类存储和管理，包括货物编号、货物名称、货物类别、货物数量、存放位置等信息。系统要支持快速查找特定类别货物、按照货物数量对货物进行排序、新增货物类别、修改货物信息、删除货物。请选择恰当的数据结构，并详细说明算法和代码实现，以及性能分析。2、（本题10分）某银行的账户管理系统需要存储客户的账户信息，如账户号码、客户姓名、余