裝訂線裝訂線PAGE2第1頁，共3頁鄭州黃河護理職業學院《數據科學導論》

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1分，共15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、設計一個數字鑒頻器，能夠測量輸入信號的頻率變化，精度達到10Hz，給出電路結構和工作原理。2、設計一個高頻振蕩器電路，工作頻率在50MHz以上，輸出穩定的正弦波信號，給出電路結構和調試要點。3、設計一個數字電路中計數器的級聯擴展和同步控制方案，分析計數范圍和同步性能。4、若對一棵二叉排序樹進行中序遍歷，得到的序列是一個有序序列，這是因為二叉排序樹的定義具有以下哪個特性？（）A.左子樹節點值小于根節點值，右子樹節點值大于根節點值B.根節點值大于左子樹所有節點值，小于右子樹所有節點值C.每個節點的左子樹和右子樹的高度差不超過1D.所有節點的值互不相同5、設計一個用于音頻放大器的反饋網絡，提高放大器的穩定性和性能，給出反饋類型選擇和參數計算。6、設計一個音頻放大器噪聲抑制與功率擴展電路，能夠降低放大器的噪聲水平，同時增加輸出功率。7、設計一個基于FPGA的視頻圖像處理系統，能夠實現圖像縮放、旋轉、灰度化等基本操作。8、設計一個高通濾波器，采用有源濾波器設計，截止頻率為5kHz，通帶增益為1，阻帶衰減大于40dB，給出電路參數和性能測試。9、二叉堆是一種特殊的二叉樹，常用于實現優先隊列。假設我們正在使用一個最大堆。以下關于二叉堆的描述，哪一項是不準確的？（）A.最大堆的根節點值是堆中所有節點值中的最大值B.向最大堆中插入一個元素后，需要通過調整保持堆的性質C.最大堆常用于實現排序算法，如堆排序D.二叉堆只能是完全二叉樹，不能是不完全二叉樹10、設計一個基于PLC的風機控制系統，能夠根據環境溫度和壓力自動調節風機的轉速，實現節能運行。11、設計一個基于STM8微控制器的智能溫度傳感器，能夠通過I2C接口與上位機通信，給出硬件電路和驅動程序。12、設計一個基于STM32的智能家居控制系統，能夠實現對燈光、窗簾、空調等設備的控制，描述系統的硬件架構和軟件編程。13、設計一個具有電源管理功能的集成電路，能夠實現對不同電源軌的監控和控制，給出電路設計和功能驗證。14、設計一個基于物聯網技術的智能工廠生產管理系統，實現生產過程的自動化監控和調度。15、考慮到一個在線游戲的排行榜系統，需要根據玩家的得分實時更新排名，并能夠快速獲取前幾名玩家的信息。在這種情況下，以下哪種數據結構能夠有效地支持排名的動態更新和高效查詢？（）A.平衡二叉樹B.斐波那契堆C.完全二叉樹D.伸展樹二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋數據結構中棧的應用場景，如括號匹配、進制轉換等，并說明其實現原理。2、（本題5分）解釋如何在一個具有n個元素的最小堆中，找出第k小的元素，并分析其時間復雜度。3、（本題5分）闡述如何在一個具有n個元素的順序表中，進行查找操作，并分析其時間復雜度和空間復雜度。4、（本題5分）分析在字符串匹配中，如何利用有限自動機的原理提高匹配速度。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線游戲的排行榜系統需要記錄玩家的游戲得分、排名、游戲時長等信息。設計數據結構來實時更新排行榜，支持按得分、排名、游戲時長等條件進行排序和查詢，能夠處理玩家得分變化時的排名調整。2、（本題5分）一個在線圖書館系統需要管理大量的圖書信息，包括書名、作者、ISBN號、出版年份、館藏數量等。設計一種數據結構來存儲這些圖書信息，實現圖書的添加、刪除、查找、借閱和歸還操作，并能夠快速統計各類圖書的館藏數量和借閱頻率。3、（本題5分）假設一個視頻網站需要存儲大量的視頻信息和用戶的觀看記錄，視頻信息包括視頻ID、視頻名稱、時長、上傳者、分類等，觀看記錄包括用戶ID、視頻ID、觀看時間、觀看進度等。請設計數據結構來管理這些數據，能夠快速查找視頻、推薦相關視頻、統計視頻的觀看次數，并分析用戶的觀看偏好。4、（本題5分）某電商平臺的促銷活動規則管理系統需要定義不同的促銷活動類型、適用商品、優惠條件、活動時間等。設計數據結構來存儲和管理促銷活動規則，支持活動的創建、修改、刪除和查詢，能夠準確計算商品在活動中的優惠價格。5、（本題5分）在一個在線游戲中，玩家的角色信息需要被實時更新和存儲。角色信息包括角色ID、角色名、等級、經驗值、裝備列表、技能列表等。設計一種數據結構來存儲這些角色數據，以便能夠快速查詢角色的詳細信息、按照等級進行排序、更新角色的經驗值和裝備，并處理多個玩家同時進行的操作。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設計一個程序，使用二叉樹結構存儲商品的品牌和銷量，實現按照品牌進行查找和銷量統計。2、（本題10分）使用棧結構設計一個程序，實現中