站名：站名：年級專業：姓名：學號：凡年級專業、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁，共1頁北華航天工業學院《數據科學基礎》

2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1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、設計一個基于藍牙mesh技術的智能照明控制系統，能夠實現多個燈具的分組控制和場景切換。2、在一個需要頻繁合并和查找集合元素所屬集合的場景中，例如在圖像處理中合并相似的區域，以下哪種數據結構可能是最適合的？（）A.并查集，能夠高效地進行集合的合并和查找B.二叉搜索樹，主要用于元素的查找和排序C.圖，用于表示復雜的關系，對于簡單的集合操作可能過于復雜D.鏈表，合并和查找操作效率較低3、設計一個基于單片機的智能灌溉控制器，能夠根據土壤濕度和作物需水規律自動控制灌溉水量和時間。4、設計一個模擬信號的濾波電路，能夠有效地濾除特定頻率范圍內的噪聲，如低通、高通、帶通或帶阻濾波器。5、設計一個數字溫度計液位計擴展電路，能夠增加溫度計液位計的測量精度和穩定性，并且具有遠程監測功能。6、設計一個無線通信模塊遠距離傳輸電路，能夠實現更遠距離的無線數據傳輸，傳輸距離達到1公里以上。7、設計一個基于微控制器的智能家電控制系統，能夠通過手機APP遠程控制家電的開關和工作模式，說明系統的硬件和軟件實現。8、隊列可以用于實現廣度優先搜索算法，以下關于隊列在該算法中的作用，描述不正確的是：（）A.隊列用于存儲待擴展的節點，按照先進先出的順序進行擴展B.隊列可以保證搜索的廣度優先性，即先訪問距離起始節點近的節點C.隊列在搜索過程中不需要進行任何操作，只在開始和結束時使用D.隊列的容量大小對搜索的效率和結果沒有影響9、設計一個基于D/A轉換器的方波信號發生器電路，輸出頻率范圍為100Hz-10kHz，占空比可調。10、設計一個太陽能路燈控制器智能管理電路，能夠實現路燈的遠程監控、故障診斷和節能控制等功能。11、設計一個基于運放的求和放大器電路，能夠實現多個輸入信號的求和運算，增益可調。12、設計一個基于單片機的溫度控制系統，能夠實時采集溫度數據，通過PID算法進行控制，使溫度穩定在設定值的±1℃范圍內，給出硬件設計和軟件流程。13、使用集成電路設計一個乘法器，給出乘法運算的速度和精度要求，并進行電路設計和優化。14、在一個需要頻繁進行字符串匹配和查找的系統中，例如在搜索引擎的索引構建中，以下哪種數據結構可能會被優先考慮？（）A.二叉樹，一般的二叉樹在字符串查找中效率不高B.字典樹（Trie），特別適合字符串的存儲和查找，節省空間和時間C.鏈表，查找效率低，不適合大量字符串的快速查找D.堆，主要用于排序和優先級處理，不是字符串查找的首選15、運用電子電路知識，設計一個用于風力發電的變流器控制系統，實現電能的轉換和穩定輸出。16、設計一個音頻前置放大器電路，具有低噪聲和高增益，給出電路結構和參數選擇。17、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。18、當處理一個需要支持按照多個關鍵字進行排序的數據集合時，以下哪種數據結構和算法的組合可以有效地實現？（）A.多個二叉搜索樹B.多維數組和冒泡排序C.優先級隊列和插入排序D.排序鏈表和歸并排序19、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。20、根據數字信號處理知識，設計一個語音降噪系統，能夠有效去除環境噪聲，提高語音清晰度。21、在圖的存儲和遍歷中，深度優先遍歷和廣度優先遍歷可以用于判斷圖是否連通。以下關于連通性判斷的敘述中，不正確的是（）A.如果從某個頂點出發能夠遍歷到圖中的所有頂點，則圖是連通的B.對于無向圖，深度優先遍歷和廣度優先遍歷的結果相同，都能判斷連通性C.對于有向圖，深度優先遍歷和廣度優先遍歷的結果可能不同，需要綜合判斷連通性D.無論圖的存儲方式如何，深度優先遍歷和廣度優先遍歷判斷連通性的時間復雜度相同22、設計一個圖像處理中的顏色空間轉換模塊，能夠在不同顏色模型之間進行準確轉換，進行誤差分析。23、設計一個基于FPGA的視頻圖像增強系統，能夠對輸入的視頻圖像進行對比度增強、亮度調整等處理。24、設計一個基于單片機的水質監測系統，能夠監測水的溫度、酸堿度、溶解氧等參數。25、二叉搜索樹在數據查找和排序中有廣泛應用。假設我們正在維護一個二叉搜索樹。以下關于二叉搜索樹的描述，哪一項是不準確的？（）A.插入操作時，通過比較節點值找到合適的位置插入新節點，保持二叉搜索樹的性質B.查找操作的時間復雜度在平均情況下為O(logn)，但在最壞情況下可能退化為O(n)C.刪除操作相對復雜，需要根據被刪除節點的子節點情況進行不同的處理D.只要按照一定的順序插入節點，二叉搜索樹就一定是平衡的，不需要進行平衡調整26、設計一個簡單的工業以太網通信節點，實現與工業以太網網絡的連接和數據交換，描述節點的硬件結構和通信協議。27、設計一個基于DSP的數字圖像處理系統，能夠實現圖像邊緣檢測、特征提取和目標識別等功能，提供算法流程和代碼實現。28、設計一個基于運算放大器的微分器電路，能夠對輸入信號進行微分運算，輸入信號頻率范圍為0-100Hz。29、設計一個基于藍牙模塊和手機應用的智能家居遙控器，實現對家居設備的遠程控制。30、假設要實現一個緩存系統，當緩存滿時需要刪除最近最少使用的元素。以下哪種數據結構可以有效地支持這種操作？（）A.鏈表B.哈希表C.棧D.LRU緩存（使用雙向鏈表和哈希表）二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某航空公司的訂票系統需要對航班信息和乘客訂票情況進行管理。航班信息包括航班號、起降時間、起降地點、座位數量等，乘客訂票信息包括乘客姓名、身份證號、航班號、座位號等。這些信息以哈希表和鏈表的組合形式存儲。請設計算法實現以下功能：（1）查詢某個航班的剩余座位數量；（2）為乘客預訂指定航班的座位；（3）取消乘客的訂票；（4）統計每個航班的訂票人數。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。2、（本題5分）一個在線視頻會議系統需要對參會人員的狀態和發言順序進行管理。參會人員信息包括人員編號、姓名、狀態（在線/離線）、發言順序等。這些信息以三元組表的形式存儲。請設計算法實現以下功能：（1）查詢在線參會人員名單；（2）調整參會人員的發言順序；（3）人員離線時更新狀態；（4）統計發言次數超過一定閾值的人員數量。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。3、（本題5分）某銀行的賬戶管理系統需要存儲客戶的賬戶信息，如賬戶號碼、客戶姓名、余額、交易記錄等。設計合適的數據結構來實現賬戶的開戶、銷戶、存款、取款、轉賬等操作，同時能夠快速查詢賬戶余額和交易明細，保障賬戶數據的安全性和準確性。4、（本題5分）一個電商網站的商品評論管理系統需要存儲商品評論信息，包括評論編號、商品編號、評論內容、評論者、評論時間等。系統要實現快速查找特定商品的評論、按照評論時間對評論進行排序、新增評論、刪除不良評論。請確定合適的數據結構，并詳細闡述算法和代碼實現，同時討論性能優化策略。5、（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。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細說明如何在一個具有n個元素的順序表中，進行刪除操作，并分析其時間復雜度和空間復雜度。2、（本題5分）詳細闡述如何使用基數排序對多位數進行排序，分析其性能優勢和適用情況。3、（本題5分）解釋在平衡二叉搜索樹中，刪除操作可能導致的不平衡情況及相應的調整方法。4、（本題