站名：站名：年級(jí)專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫(xiě)、漏寫(xiě)或字跡不清者，成績(jī)按零分記?！堋狻€…………第1頁(yè)，共1頁(yè)長(zhǎng)治幼兒師范高等專科學(xué)校

《數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在選擇排序算法中，每次都從未排序部分選擇最小的元素放到已排序部分的末尾。假設(shè)一個(gè)數(shù)組的元素?cái)?shù)量較大，以下關(guān)于選擇排序的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，哪個(gè)是正確的（）A.時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)，空間復(fù)雜度為O(1)B.時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，空間復(fù)雜度為O(n)C.時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，空間復(fù)雜度為O(1)D.時(shí)間復(fù)雜度為O(n)，空間復(fù)雜度為O(1)2、設(shè)計(jì)一個(gè)具有自動(dòng)增益控制和動(dòng)態(tài)范圍壓縮功能的音頻處理系統(tǒng)，提高音頻質(zhì)量，給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)和性能評(píng)估。3、以下哪種排序算法在平均情況下和最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度差異最大？（）A.冒泡排序B.插入排序C.快速排序D.選擇排序4、設(shè)計(jì)一個(gè)射頻識(shí)別系統(tǒng)中的防碰撞算法實(shí)現(xiàn)方案，分析算法的效率和系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像壓縮編碼系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖像的高效壓縮，給出硬件設(shè)計(jì)和編碼效率分析。6、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)編碼方案，如曼徹斯特編碼或差分曼徹斯特編碼，分析編碼效率和抗干擾能力。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于傳感器的智能空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)空氣中的PM2.5、甲醛、TVOC等污染物濃度，并通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)的水平和垂直運(yùn)動(dòng)控制。9、設(shè)計(jì)一個(gè)光耦隔離的數(shù)字輸入輸出接口電路，實(shí)現(xiàn)電氣隔離和信號(hào)傳輸，給出電路設(shè)計(jì)和性能測(cè)試。10、設(shè)計(jì)一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，能夠?qū)⑤斎氲牟环€(wěn)定直流電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的輸出電壓，輸出電壓可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，給出電路原理圖和元件參數(shù)選擇。11、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理中窗函數(shù)的選擇和應(yīng)用方案，分析不同窗函數(shù)對(duì)信號(hào)處理結(jié)果的影響。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號(hào)調(diào)制系統(tǒng)，支持多種數(shù)字調(diào)制方式（如8PSK、64QAM等）。13、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)調(diào)制解調(diào)多模式電路，能夠支持多種調(diào)制解調(diào)方式，提高通信的靈活性。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于CPLD的邏輯控制電路，實(shí)現(xiàn)特定的邏輯功能，包括電路設(shè)計(jì)和功能仿真。15、設(shè)計(jì)一個(gè)通信系統(tǒng)中的多輸入多輸出（MIMO）傳輸方案，分析系統(tǒng)容量和誤碼率性能。16、紅黑樹(shù)是另一種平衡二叉搜索樹(shù)。對(duì)于紅黑樹(shù)的性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.紅黑樹(shù)的節(jié)點(diǎn)要么是紅色，要么是黑色，并且通過(guò)一些規(guī)則保持平衡B.紅黑樹(shù)的插入和刪除操作的時(shí)間復(fù)雜度均為O(logn)，相對(duì)較為穩(wěn)定C.紅黑樹(shù)的查找性能不如AVL樹(shù)，因?yàn)槠淦胶庹{(diào)整不如AVL樹(shù)嚴(yán)格D.紅黑樹(shù)在實(shí)際應(yīng)用中比AVL樹(shù)更常見(jiàn)，因?yàn)槠洳迦牒蛣h除操作引起的調(diào)整相對(duì)較少17、設(shè)計(jì)一個(gè)光控開(kāi)關(guān)電路，當(dāng)環(huán)境光照強(qiáng)度低于一定值時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)照明設(shè)備，當(dāng)光照強(qiáng)度高于一定值時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉照明設(shè)備。18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，能夠?qū)μ囟ǖ恼Z(yǔ)音指令進(jìn)行識(shí)別和響應(yīng)，分析其識(shí)別準(zhǔn)確率和實(shí)時(shí)性。19、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)程序，需要存儲(chǔ)已經(jīng)訪問(wèn)過(guò)的網(wǎng)頁(yè)URL，并快速判斷一個(gè)新的URL是否已經(jīng)被訪問(wèn)過(guò)。由于需要處理大量的URL，內(nèi)存使用效率也很重要。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于解決這個(gè)問(wèn)題？（）A.集合，快速判斷元素是否存在B.鏈表，順序存儲(chǔ)訪問(wèn)過(guò)的URLC.棧，按照訪問(wèn)順序存儲(chǔ)URLD.隊(duì)列，先進(jìn)先出地處理URL20、設(shè)一棵二叉樹(shù)的中序遍歷結(jié)果為ABCDEFG，前序遍歷結(jié)果為DBAECFG，則后序遍歷結(jié)果為（）A.ACGFEDBB.BDFEGCAC.DBEFAGCD.BDACEFG21、對(duì)于一個(gè)需要頻繁合并和拆分的數(shù)據(jù)集合，假設(shè)我們正在設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能比較合適？（）A.鏈表B.數(shù)組C.樹(shù)D.哈希表22、利用射頻技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)藍(lán)牙音頻耳機(jī)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的無(wú)線音頻傳輸和控制功能。23、在查找算法中，順序查找適用于各種情況。以下關(guān)于順序查找的描述，不正確的是：（）A.順序查找從數(shù)組的第一個(gè)元素開(kāi)始，依次比較每個(gè)元素B.順序查找的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)C.順序查找適用于有序和無(wú)序的數(shù)組D.順序查找在元素較多的情況下效率很高24、隊(duì)列也是一種常見(jiàn)的線性表，具有特定的特性。關(guān)于隊(duì)列的特點(diǎn)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.隊(duì)列遵循先進(jìn)先出（FIFO）的原則，插入在隊(duì)尾，刪除在隊(duì)頭B.循環(huán)隊(duì)列可以有效地解決普通隊(duì)列可能出現(xiàn)的假溢出問(wèn)題C.隊(duì)列的入隊(duì)和出隊(duì)操作的時(shí)間復(fù)雜度均為O(n)，其中n為隊(duì)列的長(zhǎng)度D.隊(duì)列在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的作業(yè)調(diào)度、消息緩沖等方面有廣泛應(yīng)用25、在圖的遍歷算法中，深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索是兩種基本方法。以下關(guān)于這兩種算法的描述中，不正確的是（）A.深度優(yōu)先搜索使用棧來(lái)實(shí)現(xiàn)，廣度優(yōu)先搜索使用隊(duì)列來(lái)實(shí)現(xiàn)B.深度優(yōu)先搜索可能會(huì)陷入死循環(huán)，廣度優(yōu)先搜索不會(huì)C.對(duì)于同一個(gè)圖，深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索得到的遍歷結(jié)果一定相同D.這兩種算法都可以用于求解圖的連通性問(wèn)題26、考慮一個(gè)圖的最短路徑問(wèn)題，迪杰斯特拉（Dijkstra）算法是一種常見(jiàn)的求解方法。假設(shè)圖中存在負(fù)權(quán)邊，以下關(guān)于Dijkstra算法的適用性，哪個(gè)說(shuō)法是正確的（）A.仍然適用，可以求出最短路徑B.可能會(huì)得到錯(cuò)誤的結(jié)果C.無(wú)法運(yùn)行D.會(huì)自動(dòng)將負(fù)權(quán)邊轉(zhuǎn)換為正權(quán)邊27、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)中的抗衰落接收電路，能夠有效應(yīng)對(duì)多徑衰落，提高信號(hào)接收質(zhì)量，并進(jìn)行性能測(cè)試。28、在圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，鄰接矩陣和鄰接表是兩種常見(jiàn)的存儲(chǔ)方式。關(guān)于這兩種存儲(chǔ)方式，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.鄰接矩陣使用二維數(shù)組來(lái)表示圖中節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系，空間復(fù)雜度較高B.鄰接表使用鏈表或數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的鄰接節(jié)點(diǎn)，適用于稀疏圖C.對(duì)于稠密圖，鄰接表的存儲(chǔ)方式比鄰接矩陣更節(jié)省空間D.無(wú)論是鄰接矩陣還是鄰接表，在判斷兩個(gè)節(jié)點(diǎn)是否相鄰時(shí)，時(shí)間復(fù)雜度都是O(1)29、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用場(chǎng)景中，假設(shè)我們正在開(kāi)發(fā)一個(gè)在線圖書(shū)館管理系統(tǒng)，需要高效地存儲(chǔ)和檢索大量的圖書(shū)信息，包括書(shū)名、作者、出版年份、分類等。為了能夠快速根據(jù)書(shū)名或作者查找特定的圖書(shū)，同時(shí)能夠方便地按照出版年份進(jìn)行排序和瀏覽，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于存儲(chǔ)這些圖書(shū)數(shù)據(jù)？（）A.數(shù)組B.鏈表C.二叉搜索樹(shù)D.哈希表30、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)公交換乘系統(tǒng)，需要存儲(chǔ)各個(gè)公交站點(diǎn)之間的線路和換乘信息，并且能夠快速規(guī)劃出最優(yōu)的換乘路線。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可能是最有用的？（）A.圖結(jié)構(gòu)，結(jié)合迪杰斯特拉算法求解最短路徑B.樹(shù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)深度優(yōu)先搜索規(guī)劃路線C.鏈表，順序存儲(chǔ)換乘信息D.哈希表，快速查找站點(diǎn)之間的連接二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)超市的促銷活動(dòng)管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)促銷活動(dòng)的信息，如活動(dòng)編號(hào)、活動(dòng)名稱、活動(dòng)時(shí)間、優(yōu)惠方式、參與商品等。系統(tǒng)要支持快速查找特定促銷活動(dòng)、按照活動(dòng)時(shí)間對(duì)活動(dòng)進(jìn)行排序、新增促銷活動(dòng)、修改活動(dòng)規(guī)則、結(jié)束活動(dòng)。請(qǐng)確定恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能優(yōu)化策略。2、（本題5分）某學(xué)校的社團(tuán)管理系統(tǒng)需要管理社團(tuán)信息、成員信息、活動(dòng)安排和經(jīng)費(fèi)使用等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些信息，實(shí)現(xiàn)社團(tuán)的創(chuàng)建、注銷和信息修改，成員的加入、退出和管理，活動(dòng)的組織和記錄，以及經(jīng)費(fèi)的收支和統(tǒng)計(jì)，并能夠評(píng)估社團(tuán)的活躍度和發(fā)展情況。3、（本題5分）一個(gè)在線心理咨詢平臺(tái)需要記錄咨詢者的問(wèn)題、咨詢師的回答和咨詢進(jìn)度。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)保護(hù)用戶隱私，并支持咨詢記錄的查詢和統(tǒng)計(jì)。4、（本題5分）假設(shè)一個(gè)在線投票系統(tǒng)需要記錄投票主題、選項(xiàng)和投票人的投票情況。投票主題包括主題ID、主題名稱、開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間，選項(xiàng)包括選項(xiàng)ID、主題ID、選項(xiàng)內(nèi)容，投票情況包括投票人ID、主題ID、選項(xiàng)ID。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，能夠快速統(tǒng)計(jì)每個(gè)選項(xiàng)的票數(shù)、查詢投票結(jié)果、防止重復(fù)投票，并在投票結(jié)束后生成投票報(bào)告。5、（本題5分）某電商平臺(tái)需要對(duì)用戶的購(gòu)買(mǎi)記錄進(jìn)行分析，以了解用戶的消費(fèi)習(xí)慣。購(gòu)買(mǎi)記錄以鏈表形式存儲(chǔ)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含用戶ID、商品ID、購(gòu)買(mǎi)時(shí)間和購(gòu)買(mǎi)金額等信息。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）統(tǒng)計(jì)每個(gè)用戶的總消費(fèi)金額；（2）找出消費(fèi)金額最高的前10個(gè)用戶；（3）按照購(gòu)買(mǎi)時(shí)間對(duì)購(gòu)買(mǎi)記錄進(jìn)行排序。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明如何在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的圖中，使用Prim算法構(gòu)造最小生成樹(shù)，并分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明如何在一個(gè)帶權(quán)無(wú)向圖中計(jì)算兩個(gè)頂點(diǎn)之間的所有簡(jiǎn)單路徑。3、（本題5分）解釋字符串匹配的常見(jiàn)算法，如暴力匹配算法、KMP算法，分析它們的時(shí)間復(fù)雜度和改進(jìn)思路。4、（本題5分