自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第2頁(yè)，共2頁(yè)河南財(cái)政金融學(xué)院

《數(shù)據(jù)科學(xué)算法》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)函數(shù)，判斷一個(gè)字符串是否是另一個(gè)字符串的子序列。例如，“ace”是“abcde”的子序列。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最有效的？（）A.雙指針?lè)ǎ謩e在兩個(gè)字符串上移動(dòng)指針進(jìn)行比較，簡(jiǎn)單直接B.哈希表，將字符串的字符存儲(chǔ)并進(jìn)行查找，效率較低C.棧，存儲(chǔ)已匹配的字符，操作復(fù)雜D.隊(duì)列，用于存儲(chǔ)待匹配的字符，不太適合此場(chǎng)景2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于CCD圖像傳感器的圖像采集系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速圖像采集和數(shù)據(jù)傳輸，說(shuō)明系統(tǒng)硬件組成和接口電路。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字邏輯電路的簡(jiǎn)易密碼鎖系統(tǒng)，要求輸入正確密碼才能開(kāi)鎖，密碼可由用戶自行設(shè)定，同時(shí)具備錯(cuò)誤輸入次數(shù)限制及報(bào)警功能。4、快速排序是一種高效的排序算法，它采用分治的思想。在快速排序中，選擇一個(gè)基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分為兩部分，使得左邊部分的元素都小于等于基準(zhǔn)元素，右邊部分的元素都大于等于基準(zhǔn)元素。以下關(guān)于快速排序的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.快速排序在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)B.快速排序是一種穩(wěn)定的排序算法C.快速排序的平均時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)D.快速排序的空間復(fù)雜度為O(logn)5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的存取、車(chē)位的分配和安全監(jiān)控功能。6、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能充電器電路，能夠?qū)⑻?yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，為手機(jī)、平板電腦等設(shè)備充電，輸出電壓為5V。7、在排序算法中，冒泡排序是一種簡(jiǎn)單的排序方法。以下關(guān)于冒泡排序的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.冒泡排序通過(guò)不斷比較相鄰元素并交換位置來(lái)實(shí)現(xiàn)排序B.冒泡排序在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)C.冒泡排序是一種穩(wěn)定的排序算法D.冒泡排序每次都能將最大的元素移動(dòng)到數(shù)組的末尾8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字電位器的音量控制系統(tǒng)，能夠通過(guò)按鍵或旋轉(zhuǎn)編碼器調(diào)節(jié)音量大小。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ADC和DAC的模擬信號(hào)采集與回放系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)的采集、數(shù)字化處理和模擬回放功能。10、在一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)調(diào)度是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，需要根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)、截止時(shí)間等因素進(jìn)行快速的調(diào)度決策。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度？（）A.優(yōu)先級(jí)隊(duì)列和調(diào)度算法B.棧和后進(jìn)先出調(diào)度C.隊(duì)列和先進(jìn)先出調(diào)度D.集合和隨機(jī)調(diào)度11、在排序算法中，選擇排序是一種簡(jiǎn)單的排序方法，以下關(guān)于選擇排序的描述，正確的是：（）A.選擇排序在每一輪選擇未排序部分的最小元素，與當(dāng)前位置的元素交換B.選擇排序在最好和最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度都是O(nlogn)C.選擇排序是一種穩(wěn)定的排序算法，不會(huì)改變相同元素的相對(duì)順序D.選擇排序的空間復(fù)雜度較高，需要額外的大量輔助空間12、設(shè)計(jì)一個(gè)直流無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和位置控制，包括驅(qū)動(dòng)電路和控制策略。13、設(shè)計(jì)一個(gè)程控濾波器，帶寬和中心頻率可程控調(diào)節(jié)，給出電路實(shí)現(xiàn)和控制邏輯。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，并通過(guò)控制加熱或制冷設(shè)備將溫度穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)，要求精度為±1℃，并給出硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程思路。15、在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的緩沖區(qū)管理中，需要有效地存儲(chǔ)和替換緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)頁(yè)，以提高數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)性能。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于緩沖區(qū)的管理？（）A.LRU（最近最少使用）算法和鏈表B.FIFO（先進(jìn)先出）算法和隊(duì)列C.MRU（最近最多使用）算法和棧D.Random（隨機(jī)）算法和數(shù)組16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字電位器的音量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)音頻信號(hào)音量的連續(xù)調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)范圍可設(shè)定。17、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能路燈控制器智能調(diào)光電路，能夠根據(jù)環(huán)境光照強(qiáng)度和交通流量自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈的亮度，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)光。18、設(shè)計(jì)一個(gè)程控交換系統(tǒng)中的呼叫處理模塊，實(shí)現(xiàn)呼叫的建立、保持和釋放功能，考慮信令交互和資源管理。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電傳感器的自動(dòng)化生產(chǎn)線質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，能夠檢測(cè)產(chǎn)品的外觀缺陷和尺寸精度。20、在排序算法的改進(jìn)和優(yōu)化中，常常結(jié)合多種算法的優(yōu)點(diǎn)。以下關(guān)于混合排序算法的敘述，錯(cuò)誤的是（）A.可以將快速排序和插入排序結(jié)合，在小規(guī)模數(shù)據(jù)時(shí)使用插入排序B.混合排序算法能夠在不同情況下發(fā)揮不同算法的優(yōu)勢(shì)，提高整體性能C.設(shè)計(jì)混合排序算法時(shí)，需要考慮不同算法之間的切換時(shí)機(jī)和條件D.混合排序算法一定比單一的排序算法性能更好21、設(shè)計(jì)一個(gè)基于DSP的語(yǔ)音合成系統(tǒng)，能夠?qū)⑽谋巨D(zhuǎn)換為自然流暢的語(yǔ)音，提供算法實(shí)現(xiàn)和性能評(píng)估。22、堆是一種特殊的樹(shù)形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，分為大頂堆和小頂堆。大頂堆的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的值都大于或等于其子節(jié)點(diǎn)的值。在將一組無(wú)序的數(shù)據(jù)構(gòu)建成大頂堆時(shí)，以下關(guān)于構(gòu)建過(guò)程的描述，正確的是：（）A.從葉子節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，逐步向上調(diào)整B.從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，逐步向下調(diào)整C.隨機(jī)選擇節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整D.不需要進(jìn)行調(diào)整，直接就是大頂堆23、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬積分器的積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），分析其轉(zhuǎn)換精度和速度。24、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線通信模塊抗干擾電路，能夠提高無(wú)線通信的抗干擾能力，保證通信的穩(wěn)定性。25、在一個(gè)算法中，需要快速找到一組數(shù)中的最大值和最小值。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合能夠以最少的比較次數(shù)完成這個(gè)任務(wù)？（）A.有序數(shù)組和遍歷B.鏈表和遍歷C.二叉搜索樹(shù)和中序遍歷D.堆和堆操作二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20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)的有向圖中計(jì)算每個(gè)頂點(diǎn)的強(qiáng)連通分量大小。2、（本題5分）描述二叉樹(shù)的遍歷算法在二叉樹(shù)的垂直遍歷問(wèn)題中的應(yīng)用。3、（本題5分）論述在二叉搜索樹(shù)的迭代器實(shí)現(xiàn)中，如何按照中序遍歷的順序訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)。4、（本題5分）在一個(gè)具有n個(gè)元素的鏈表中，如何實(shí)現(xiàn)鏈表的反轉(zhuǎn)操作，給出算法步驟和時(shí)間復(fù)雜度分析。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用迪杰斯特拉算法求解給定有向帶權(quán)圖中某一頂點(diǎn)到其他頂點(diǎn)的最短路徑。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)一個(gè)學(xué)校的教師教學(xué)工作量統(tǒng)計(jì)信息，支持按學(xué)期和課程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。3、（本題5分）利用圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一個(gè)城市供暖管道規(guī)劃系統(tǒng)，確保供暖效果和節(jié)能。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用循環(huán)隊(duì)列存儲(chǔ)物流訂單信息，實(shí)現(xiàn)訂單的處理和跟蹤。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)一個(gè)音樂(lè)播放器中的歌曲信息（歌曲名稱(chēng)、歌手、專(zhuān)輯、時(shí)長(zhǎng)等），并實(shí)現(xiàn)歌曲的播放、暫停、上一首、下一首和搜索功能。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某旅游預(yù)訂平臺(tái)需要管理酒店的房間信息、預(yù)訂狀態(tài)和價(jià)格。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠快速地查詢可預(yù)訂房間、處理預(yù)訂操作，并根據(jù)預(yù)訂情況動(dòng)態(tài)調(diào)整價(jià)格。2、（本題10分）某學(xué)校的選課系統(tǒng)需要管理課程、教師、學(xué)生選課信息和課程容量等。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)課程的開(kāi)設(shè)、學(xué)生選課、退課和課程容