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《數據科學與大數據技術專業綜合實訓》2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在一個網絡拓撲結構的分析中，需要確定網絡中各個節點之間的連接關系和最短路徑。為了表示網絡的拓撲結構并進行相關計算，以下哪種數據結構是常用的？（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.十字鏈表D.邊集數組2、設計一個基于單片機的智能電表，能夠測量電能參數并進行顯示和通信，給出電表的硬件電路和軟件程序。3、設計一個簡單的太陽能充電控制器，能夠將太陽能電池板輸出的電能有效地存儲到蓄電池中，并防止過充和過放。4、假設正在實現一個股票交易系統，需要實時記錄每只股票的最新價格，并能夠快速獲取價格最高和最低的股票。以下哪種數據結構可以滿足這個需求？（）A.平衡二叉搜索樹，存儲股票價格信息B.鏈表，順序更新股票價格C.哈希表，映射股票代碼和價格D.棧，存儲價格變化5、設計一個基于Wi-Fi6的無線局域網（WLAN）系統，實現高速穩定的網絡連接，給出系統組成和關鍵技術。6、運用集成電路設計流程，設計一款用于工業機器人視覺系統的圖像傳感器芯片，具備高分辨率和快速響應特性。7、設計一個電子秤電路，能夠測量物體的重量，測量范圍為0kg到10kg，精度為±0.01kg。8、基于可編程邏輯器件（如FPGA）設計一個數字時鐘系統，具備時分秒顯示、設置時間和鬧鐘功能，闡述設計思路和實現過程。9、設計一個太陽能熱水器控制器，能夠自動控制水溫、水位和上水，描述電路原理和控制策略。10、哈希表是一種用于快速查找的數據結構。對于哈希表的性能，以下描述哪一項是不正確的？（）A.哈希函數的設計直接影響哈希表的性能，好的哈希函數可以減少沖突B.處理哈希沖突的方法有開放尋址法和鏈地址法等C.哈希表的查找、插入和刪除操作的平均時間復雜度均為O(1)D.哈希表的性能不受表的裝填因子的影響，裝填因子可以任意取值11、設計一個基于壓力傳感器和單片機的液位測量系統，實時監測容器內的液位高度。12、設計一個基于數字信號處理器（DSP）的實時圖像處理系統，能夠快速處理視頻流中的圖像。13、設計一個溫度控制系統電路，能夠根據設定的溫度自動控制加熱或冷卻設備，使環境溫度保持在設定值附近，精度為±1℃。14、設計一個基于數字電位器和運放的音頻增益自動調節系統，根據輸入信號強度自動調整增益。15、設計一個通信系統中的擴頻通信模塊，實現某種擴頻方式，分析其抗干擾性能和傳輸效率。二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）論述如何使用動態規劃算法解決最長上升子序列問題。2、（本題5分）詳細論述在利用哈希表存儲字符串時，如何處理字符串的刪除操作，以及如何保證哈希表的性能不受影響。3、（本題5分）闡述后綴樹的空間優化方法和實際應用中的考慮因素。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個醫院的掛號系統需要記錄患者的掛號信息，包括患者姓名、身份證號、掛號科室、醫生姓名、掛號時間、就診狀態等。請設計數據結構來管理這些掛號數據，支持快速查找患者的掛號記錄、按照科室或醫生分類查詢、更新就診狀態，并統計每個科室的掛號人數。2、（本題5分）一個文件系統需要對文件和目錄進行高效管理。文件和目錄信息以樹形結構存儲。請設計算法實現以下功能：（1）創建一個新目錄或文件；（2）刪除一個指定的目錄或文件；（3）查找指定文件或目錄的位置；（4）遍歷整個文件系統并輸出目錄和文件結構。分析所設計算法的時間復雜度和空間復雜度。3、（本題5分）一個電商平臺的售后服務管理系統需要存儲售后訂單的信息，包括售后訂單編號、商品編號、售后類型（退貨、換貨、維修）、處理進度、處理結果等。系統要支持快速查找特定售后訂單、按照處理進度對訂單進行排序、新增售后訂單、更新處理進度和結果、刪除已完成的售后訂單。請選擇恰當的數據結構，并詳細說明算法和代碼實現，以及性能評估。4、（本題5分）某電商倉庫管理系統需要存儲貨物的種類、數量、存放位置和入庫出庫時間等信息。請設計合適的數據結構來存儲貨物信息，支持貨物的入庫、出庫、盤點和庫存查詢操作，并能夠根據貨物的入庫時間和保質期進行優先出庫處理。5、（本題5分）在一個圖書館的文獻檢索系統中，需要記錄文獻信息、分類目錄和檢索歷史。文獻信息包括文獻ID、文獻標題、作者、出版年份、摘要，分類目錄包括目錄ID、目錄名稱、父目錄ID，檢索歷史包括檢索ID、用戶ID、檢索關鍵詞、檢索時間。請設計數據結構來管理文獻檢索數據，實現文獻的快速檢索、分類瀏覽、檢索歷史記錄，并根據檢索歷史推薦相關文獻。四、設計題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設計一個數據結構和算法，用于管理一個停車場的車位信息，包括車位編號、位