新疆科技学院《数据科学算法》2023-2024学年第一学期期末试卷

装订线装订线PAGE2第1页，共3页新疆科技学院《数据科学算法》

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30个小题，每小题1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、设计一个雷达系统中的脉冲压缩模块，实现大时宽带宽积的脉冲信号压缩，分析压缩效果。2、设计一个温度传感器网络远程监控与预警电路，能够通过互联网远程监控温度传感器网络的工作状态，当温度异常时发出预警信号。3、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。4、图是一种复杂的数据结构。假设我们正在研究一个无向图。以下关于图的描述，哪一项是不准确的？（）A.图可以用邻接矩阵或邻接表来存储，不同的存储方式适用于不同的场景B.图的深度优先搜索和广度优先搜索算法可以用于遍历图中的所有节点C.在无向图中，两个节点之间的边是双向的，边的权值通常表示节点之间的距离或关系强度D.图的最小生成树是唯一的，无论使用哪种算法求解5、设计一个数字锁相放大器，能够从强噪声背景中提取微弱信号，给出系统架构和关键技术。6、设计一个基于数字电位器和滤波器的音频均衡调节系统，实现对音频各频段的灵活均衡调节。7、数组是一种基础的数据结构，具有一定的优点和局限性。以下关于数组的说法，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.数组的长度在定义后通常是固定的，不易动态扩展C.数组的插入和删除操作在元素较多时，效率较高D.数组可以用于存储相同类型的数据元素，具有较高的存储效率8、在链表这种数据结构中，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。假设存在一个单向链表，包含元素10、20、30、40、50，其中头节点存储的值为10。如果要删除值为30的节点，需要对链表进行相应的操作。以下哪种操作步骤是正确的？（）A.从头节点开始遍历，找到值为30的节点，将其直接删除B.从头节点开始遍历，找到值为30的节点，将其前一个节点的指针指向其后一个节点C.从尾节点开始遍历，找到值为30的节点，将其删除D.无需遍历，直接删除值为30的节点9、设计一个音频功率放大器的保护电路，包括过流保护、过热保护和短路保护，给出电路结构和工作原理。10、二叉树是一种重要的数据结构，具有多种遍历方式。假设存在一个二叉树，其先序遍历的结果是ABDECF，中序遍历的结果是DBEAFC。请问该二叉树的后序遍历结果是什么？（）A.DEBFCAB.DBEFCAC.DEBCFAD.DFEBCA11、在一个分布式系统中，需要对各个节点的数据进行同步和合并。以下哪种数据结构适合用于表示和处理这种分布式的数据？（）A.树B.图C.链表D.数组12、在一个有n个顶点的无向图中，若要判断图中是否存在回路，使用深度优先遍历算法，其时间复杂度为？（）A.O(n)B.O(n+e)，其中e为边数C.O(n^2)D.O(logn)13、设计一个基于传感器的环境监测系统，能够实时监测温度、湿度、光照强度、PM2.5等环境参数，并通过Wi-Fi将数据上传到云平台。14、根据传感器原理，设计一个用于智能农业的土壤肥力检测系统，能够快速检测土壤中的氮、磷、钾等养分含量。15、利用模拟电路技术，设计一个用于音频功率放大器的保护电路，防止过载和短路损坏设备。16、平衡二叉树是为了改进二叉搜索树在某些情况下性能不佳而提出的。以下关于平衡二叉树的描述，正确的是（）A.平衡二叉树的左右子树高度差一定不超过1B.插入和删除操作不会破坏平衡二叉树的平衡性C.平衡二叉树的查找效率一定高于二叉搜索树D.所有的平衡二叉树都是完全二叉树17、字典树（Trie树）常用于字符串的存储和查找。假设我们正在使用字典树处理字符串集合。以下关于字典树的描述，哪一项是不准确的？（）A.字典树利用字符串的公共前缀来节省存储空间和提高查找效率B.插入和查找操作在字典树中的时间复杂度与字符串的长度有关C.字典树可以方便地实现字符串的前缀匹配和搜索功能D.字典树适合存储大量短字符串，对于长字符串效果不佳18、在一个m行n列的二维数组中，按行优先存储时，元素a[i][j]的存储地址与a[0][0]的存储地址之间相差的元素个数为？（）A.i*n+jB.j*m+iC.i*m+jD.j*n+i19、在一个大顶堆中，若父节点的索引为i，则其左子节点的索引为？（）A.2i+1B.2iC.2i-1D.i/220、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。21、设计一个用于医疗成像设备的信号采集系统，如CT、MRI等，能够实现高速、高精度的数据采集，给出系统架构和接口设计。22、设计一个基于数字信号处理器（DSP）和摄像头的运动目标检测系统，实时检测视频中的运动目标。23、假设正在开发一个图像识别系统，需要对图像的特征向量进行存储和分类。为了能够快速地找到相似的特征向量和进行分类操作，以下哪种数据结构可能是最有用的？（）A.K-D树，用于多维数据的搜索和分类B.B树，高效存储和检索大量数据C.线段树，处理图像特征的区间信息D.并查集，合并相似的特征向量24、设计一个数字锁相环频率合成器，能够输出频率在1MHz至1GHz范围内连续可调的正弦波，给出系统架构和关键技术。25、在一个人工智能的模型训练过程中，需要存储和处理大量的训练数据和参数，并能够快速地进行迭代和优化。为了支持高效的模型训练，以下哪种数据结构和技术可能是最常用的？（）A.张量和并行计算B.链表和串行计算C.栈和递归计算D.队列和分布式计算26、设计一个基于蓝牙的无线鼠标，能够与计算机进行稳定的无线连接，实现鼠标的基本操作功能。27、利用模拟电路技术，设计一个用于音频前置放大器的噪声抑制电路，降低背景噪声。28、运用数字信号处理技术，设计一个数字音频均衡器，用户可以根据自己的喜好调整不同频段的音量。29、根据通信原理，设计一个卫星通信地面站的天线跟踪控制系统，确保天线始终对准卫星。30、考虑一个语音识别系统，需要对语音信号进行实时处理和分析，存储语音片段的特征信息，并能够快速地进行匹配和识别。对于这样的系统，以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.循环链表，存储连续的语音片段B.双链表，方便前后双向访问语音数据C.二叉堆，快速获取重要的语音特征D.哈希桶，快速定位特定的语音特征二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线考试系统需要对考生的答题情况和成绩进行管理。考生信息包括考生编号、姓名、答题记录、成绩等。这些信息以伸展树的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）插入新考生的答题情况和成绩；（2）根据成绩查找考生排名；（3）修改考生的答题记录和成绩；（4）删除缺考考生的信息。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）在一个在线课程学习系统中，学生需要完成一系列的课程任务，每个任务有不同的要求和截止日期。设计数据结构来记录学生的任务完成情况，包括已完成任务、未完成任务、任务提交时间、得分等，能够实时跟踪学生的学习进度并及时提醒学生即将到期的任务。3、（本题5分）某高校的课程管理系统需要对课程的选课信息进行处理。选课信息包括课程编号、课程名称、授课教师、选课学生名单等。这些信息以队列和栈的组合形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）按照选课先后顺序输出选课学生名单；（2）撤销某个学生的选课；（3）统计每门课程的选课人数；（4）调整选课顺序，将优先选课的学生排在前面。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。4、（本题5分）一个在线游戏的排行榜系统需要记录玩家的得分和排名信息。玩家信息包括玩家ID、得分、排名。请设计数据结构来实现排行榜的实时更新，能够快速查询玩家的排名、计算排名变化，并支持新玩家的加入和旧玩家的退出。5、（本题5分）一个电商仓库的库存管理系统需要对商品的库存数量和出入库记录进行管理。商品信息包括商品编号、名称、库存数量、出入库记录等。考虑使用静态链表来存储这些信息。请设计算法实现以下功能：（1）查询某种商品的库存数量；（2）商品入库时增加库存数量并记录；（3）商品出库时减少库存数量并记录；（4）统计库存数量低于预警值的商品种类。分析所设计算法的时间复杂度和空间复杂度。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）论述AVL树在插入和删除操作时的平衡调整对树的整体结构的影响。2、（本题5分）阐述在无向图中，如何使用普里姆算法和克鲁斯卡尔算法构建最小生成树，比较两种算法的特点和适用情况。3、（本题5分）详细阐述在具有n个顶点的图中，如何使用迪杰斯特拉（Dijkstra）算法求解每对顶点之间的最短路径，并分析其时间复杂度