自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁武漢學院《數據科學與工程基礎》

2023-2024學年第一學期期末試卷院(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20個小題，每小題1分，共20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、設計一個基于運算放大器的電流源電路，輸出電流穩定，精度高，可調節范圍寬。2、設計一個基于藍牙模塊的智能體重秤，能夠測量體重、體脂率、肌肉量等身體指標，并將數據上傳至云端。3、對于一個經常需要在頭部和尾部進行插入和刪除操作的線性數據結構，假設我們正在設計一個程序來管理一個排隊系統。以下哪種數據結構最為合適？（）A.棧B.隊列C.雙端隊列D.循環隊列4、設計一個基于鎖相環的頻率合成器系統，能夠輸出頻率范圍為10MHz-1GHz，頻率分辨率為1Hz，相位噪聲小于-120dBc/Hz@1kHz偏移。5、在二叉樹的遍歷中，先序遍歷、中序遍歷和后序遍歷是三種常見的方式。若已知一棵二叉樹的先序遍歷和中序遍歷序列，以下說法錯誤的是（）A.可以唯一確定這棵二叉樹B.能夠推導出后序遍歷序列C.不能確定該二叉樹的高度D.無法確定每個節點的具體位置6、考慮一個圖書館管理系統，需要存儲圖書的信息，包括書名、作者、ISBN號、借閱狀態等，并能夠根據不同的條件進行快速查詢和排序，如按照借閱次數、出版年份等。為了實現這些功能，以下哪種數據結構可能是最有效的？（）A.冒泡排序算法結合數組B.快速排序算法結合鏈表C.歸并排序算法結合二叉樹D.插入排序算法結合棧7、隊列也是一種常見的線性表，具有特定的特性。關于隊列的特點，以下描述哪一項是不正確的？（）A.隊列遵循先進先出（FIFO）的原則，插入在隊尾，刪除在隊頭B.循環隊列可以有效地解決普通隊列可能出現的假溢出問題C.隊列的入隊和出隊操作的時間復雜度均為O(n)，其中n為隊列的長度D.隊列在計算機操作系統的作業調度、消息緩沖等方面有廣泛應用8、運用通信網絡技術，設計一個智能工廠的5G專網方案，滿足工業生產中對低延遲、高可靠通信的需求。9、設計一個±12V轉±5V的DC-DC電源轉換電路，輸出電流不小于0.5A，給出原理圖和PCB布線。10、在一個分布式系統中，各個節點需要共享一些全局的狀態信息，并且能夠快速地檢測到狀態的變化。為了實現這種全局狀態的管理和同步，以下哪種數據結構可能會被用到？（）A.分布式哈希表B.分布式鏈表C.分布式樹D.分布式棧11、設計一個用于光伏發電的最大功率點跟蹤（MPPT）控制器，給出控制算法和硬件實現。12、在一個圖的表示和處理中，如果圖的邊數相對較少，并且需要快速判斷兩個頂點之間是否存在邊，以下哪種圖的存儲結構可能是最優的？（）A.鄰接矩陣，直觀表示頂點之間的關系B.鄰接表，節省存儲空間C.十字鏈表，方便進行頂點和邊的操作D.邊集數組，集中存儲邊的信息13、設計一個基于A/D轉換器的電壓測量系統，能夠高精度測量直流或交流電壓，并進行數字顯示。14、根據通信網絡原理，設計一個校園無線網絡覆蓋方案，確保校園內各個區域都能穩定接入無線網絡。15、歸并排序是一種基于分治思想的排序算法。以下關于歸并排序的敘述，錯誤的是：（）A.歸并排序將待排序序列分成若干個子序列，然后將子序列合并成有序序列B.歸并排序在最壞、平均和最好情況下的時間復雜度均為O(nlogn)C.歸并排序是一種穩定的排序算法D.歸并排序的空間復雜度較高16、鏈表是一種常見的鏈式存儲結構。在鏈表中，又分為單鏈表、雙向鏈表和循環鏈表等。以下關于鏈表的敘述中，錯誤的是（）A.單鏈表中每個節點只有一個指向后繼節點的指針B.雙向鏈表中每個節點有兩個指針，分別指向前驅節點和后繼節點C.循環鏈表的尾節點指針指向頭節點，形成一個環形結構D.鏈表的插入和刪除操作在任何位置都能高效完成，時間復雜度為O(1)17、設計一個數字音頻處理系統，能夠實現音頻的采集、編碼、存儲和播放，具備一定的音頻特效處理功能。18、設計一個基于藍牙低能耗（BLE）技術的健康監測手環，能夠實時監測心率、血壓、運動步數等健康數據，并傳輸到手機端。19、設計一個光耦隔離的數字輸入輸出模塊，實現與外部設備的電氣隔離通信，給出電路參數和應用示例。20、設計一個液晶顯示技術中的視角擴展光學系統，分析視角擴展效果和圖像質量。二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋圖的最短路徑問題的變體，如帶權有向圖的單源最短路徑問題、所有點對最短路徑問題等。2、（本題5分）比較冒泡排序和快速排序在對小規模數據的處理速度。3、（本題5分）詳細闡述在拓撲排序的基礎上，如何進一步判斷圖是否為有向無環圖。4、（本題5分）詳細說明如何在一個圖中進行歐拉回路的判斷和求解，給出算法步驟和實現代碼，并分析其應用場景。5、（本題5分）詳細論述在利用堆進行優先隊列操作時，如何實現插入元素和取出最大（小）元素的功能，并分析其時間復雜度。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個哈希表程序，采用開放尋址法的優化版本處理哈希沖突，提高性能并展示操作過程和結果。2、（本題5分）設計一個堆排序算法，對一個整數數組進行排序，并分析其時間和空間復雜度。3、（本題5分）分析跳表的空間復雜度，設計一種空間優化策略，并測試其對性能的影響。4、（本題5分）構建一個算法，在二叉搜索樹中查找指定范圍內的節點，并返回節點數量。5、（本題5分）實現一個算法，計算一個圖的著色方案數。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一個在線圖書評論系統需要管理圖書信息、用戶評論和評論的點贊數等。設計一種數據結構來存儲這些信息，支持圖書的查找、用戶評論的添加、刪除和修改，以及評論點贊數的更新，并能夠根據點贊數對評論進行排序和展示熱門評論。2、（本題10分）某電商平臺的促銷活動管理系統需要記錄活動信息和參與用戶信息，活動信息包括活動ID、活動名稱、活動規則、開始時間、結束時間，參與用戶信息包括用戶ID、活動ID、參與時間。設計數據結構來存儲這些數據，能夠快速查詢活動詳情、統計參與人數、判斷用戶是否參與活動，并在活動結束后進行數據清理。3、（本題10分）假設一個在線健身平臺需要記錄用戶的運動計劃、運動記錄和身體指標。運動