三亚航空旅游职业学院《数据科学与工程导论》2023-2024学年第二学期期末试卷

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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、字典树（Trie）是一种用于存储字符串的数据结构。对于字典树的优势和应用，以下描述哪一项是不正确的？（）A.字典树在查找、插入和删除字符串时效率很高B.常用于文本自动完成、词频统计等应用场景C.字典树的空间利用率很高，适合存储大量的字符串D.字典树对于前缀匹配的查询操作特别有效2、链表是一种常见的链式存储结构。对于单链表，以下关于其特点的描述，错误的是（）A.插入和删除操作不需要移动大量元素，只需修改指针B.可以方便地实现随机访问，时间复杂度为O(1)C.存储空间不必连续，便于动态分配D.查找某一特定位置的元素，需要从头开始遍历，时间复杂度为O(n)3、设计一个基于微控制器的智能小车控制系统，实现小车的自动避障、循迹和速度控制等功能。4、设计一个微处理器中的简单指令执行单元，能够完成特定指令的取指、译码和执行过程。5、设计一个数字存储示波器触发电路，能够根据特定的信号条件触发示波器的采样，提高测量的准确性。6、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。7、设计一个数字图像处理中的图像超分辨率重建效果评估系统，分析重建质量。8、设计一个基于UWB技术的室内定位系统，定位精度达到厘米级，说明系统组成和定位算法。9、设计一个简单的工业自动化控制系统，实现对生产线上设备的运行控制和状态监测，阐述系统的架构和控制策略。10、假设要对一组整数进行排序，这些整数的范围较小（例如0到100），并且数据量较大。以下哪种排序算法在这种情况下可能表现最佳？（）A.冒泡排序B.插入排序C.快速排序D.计数排序11、设计一个数字音频播放器电路，能够播放MP3、WAV等格式的音频文件，具有音量调节、播放/暂停、上一曲/下一曲等功能。12、设计一个基于压力传感器的称重系统，能够测量较大物体的重量，并具有超载报警功能。13、在一个数据压缩算法中，需要构建一个频率字典来存储字符出现的频率，以便进行编码。以下哪种数据结构适合用于实现这个频率字典？（）A.哈希表B.平衡二叉搜索树C.红黑树D.跳表14、在数据结构的优化中，有多种方法可以提高性能。假设我们正在优化一个数据结构。以下关于数据结构优化的描述，哪一项是不准确的？（）A.选择合适的数据结构和算法是优化的基础B.利用缓存局部性原理可以提高数据访问的效率C.过度的优化可能会导致代码的复杂性增加，反而降低了可维护性D.数据结构的优化只需要考虑时间复杂度的降低，空间复杂度可以忽略15、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。16、对于一个需要对一组数据进行频繁的随机访问和插入操作的数据结构。以下哪种数据结构可能在性能上表现较好？（）A.数组B.链表C.哈希表D.栈17、考虑一个在线考试系统，需要存储大量的试题，并能够根据试题的类型、难度等属性进行快速的检索和排序。同时，系统要支持试题的添加、修改和删除操作。在这种情况下，以下哪种数据结构可能是最佳的选择？（）A.堆，便于快速排序和获取极值试题B.字典树，适合对字符串类型的试题进行高效存储和检索C.平衡二叉树，保持平衡以提高查找效率D.环形链表，实现试题的循环展示和操作18、假设正在设计一个数据库的索引结构，需要支持快速的等值查询、范围查询和排序操作。在这种情况下，以下哪种索引结构可能是最优的选择？（）A.B树索引，平衡树结构，适用于多种查询B.哈希索引，快速等值查询，但不支持范围查询C.位图索引，适合处理布尔值属性的查询D.全文索引，用于文本内容的搜索19、基于通信协议栈设计一个网络通信模块，支持多种网络协议，实现数据的收发和处理。20、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。21、考虑一个在线购物车系统，需要存储用户添加的商品信息，包括商品ID、数量和价格，并支持商品的添加、删除和修改操作。以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.二叉搜索树，根据商品ID存储B.链表，动态管理商品信息C.数组，顺序存储购物车内容D.哈希表，快速定位商品22、哈希表是一种通过哈希函数将关键字映射到存储位置的数据结构。在处理哈希冲突时，常见的方法有开放地址法和链地址法。使用链地址法处理哈希冲突时，以下关于其特点的描述，正确的是：（）A.查找效率较低B.空间利用率低C.适用于哈希函数冲突较少的情况D.可以有效地处理大量的冲突23、设计一个基于光电二极管和运放的光功率测量系统，能够测量不同波长的光功率。24、根据数字信号处理理论，设计一个音频频谱分析仪，能够显示音频信号的频谱分布。25、设计一个太阳能路灯控制器智能管理与节能优化电路，能够实现路灯的智能管理和节能优化，提高能源利用效率。26、设计一个模拟集成电路中反馈放大器的稳定性补偿电路，分析补偿效果和对性能的影响。27、设计一个高速数据采集卡，采样率达到200MSa/s，分辨率为14位，输入范围为±10V，说明硬件选型和驱动开发。28、在一个图的表示和处理中，如果图的边数相对较少，并且需要快速判断两个顶点之间是否存在边，以下哪种图的存储结构可能是最优的？（）A.邻接矩阵，直观表示顶点之间的关系B.邻接表，节省存储空间C.十字链表，方便进行顶点和边的操作D.边集数组，集中存储边的信息29、设计一个基于单片机的智能垃圾桶，当垃圾装满时自动发送信号通知清理。30、在图的遍历算法中，深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）都有各自的特点。假设要检查一个图是否存在环，以下哪种遍历算法可能更适合（）A.DFSB.BFSC.两种算法都不适合D.两种算法都可以二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线投票系统需要对投票项目和投票人的选择进行管理。投票项目信息包括项目编号、项目名称、选项等，投票人信息包括投票人编号、选择的选项等。这些信息以线段树的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）统计某个投票项目各个选项的票数；（2）新增一个投票项目；（3）修改投票人的选择；（4）查询票数最多的选项。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）某医院的医生排班管理系统需要存储医生的排班信息，如医生编号、医生姓名、科室、排班日期、上班时间、下班时间等。系统要支持快速查找特定医生的排班、按照上班时间对排班进行排序、新增排班、修改排班以及删除排班。请设计合理的数据结构和算法，并提供代码实现和性能分析。3、（本题5分）某城市的停车场管理系统需要记录车辆的入场时间、出场时间、车牌号和停车位置等信息。请设计合适的数据结构来存储这些信息，实现车辆的入场登记、出场结算、车位查询和停车费用计算，并能够优化车位分配以提高停车场的利用率。4、（本题5分）某学校的选课系统需要管理课程、教师、学生选课信息和课程容量等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现课程的开设、学生选课、退课和课程容量的调整操作，并能够快速查询某门课程的选课情况和剩余容量。5、（本题5分）某电商平台需要对商品进行分类管理，并支持快速查询和更新商品信息。请设计合适的数据结构来存储商品分类信息，包括分类名称、编号、父分类等，并实现添加、删除、查找和修改分类的操作。同时，考虑如何优化数据结构以提高操作的效率。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）论述如何在一个图中使用弗洛伊德算法求解所有顶点对之间的最短路径。2、（本题5分）解释如何将一个二叉树转换为双向链表，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度。3、（本题5分）解释在图的存储中，邻接多重表的特点和适用场景，并与邻接矩阵和邻接表进行比较。4、（本题5分）