唐山师范学院《数据科学与工程引论》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据科学与工程引论》2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在一个长度为n的字符串中，使用朴素的模式匹配算法查找一个长度为m的子串，其最坏情况下的时间复杂度为：（）A.O(n)B.O(m)C.O(nm)D.O(n+m)2、利用模拟电路技术，设计一个用于激光打印机的高压电源电路，为激光发生器提供稳定的高压。3、设计一个音频均衡器，能够对音频信号进行5段均衡调节，给出系统方案和滤波器参数计算。4、设计一个通信系统中的卷积编码和解码电路，分析其纠错性能和对系统误码率的改善效果。5、设计一个简单的数字锁相放大器，能够从噪声中提取微弱信号，给出电路设计和性能指标。6、二分查找是一种效率较高的查找算法。以下关于二分查找的条件，错误的是：（）A.数组必须是有序的B.每次查找都能将查找范围缩小一半C.二分查找适用于任何类型的数据D.二分查找的时间复杂度为O(logn)7、当处理一个需要支持按照多个关键字进行排序的数据集合时，以下哪种数据结构和算法的组合可以有效地实现？（）A.多个二叉搜索树B.多维数组和冒泡排序C.优先级队列和插入排序D.排序链表和归并排序8、设计一个音频混音器，能够处理8路音频输入，实现音量、平衡和效果调节，给出系统方案和电路实现。9、设计一个基于FPGA的图像缩放系统，能够对输入图像进行任意比例的缩放，说明算法原理和硬件实现。10、设计一个基于蓝牙的智能手环，能够监测心率、运动步数和睡眠质量，并通过手机APP显示，描述硬件和软件设计。11、在数据结构的应用中，栈可以用于表达式求值。对于中缀表达式转后缀表达式的过程，以下描述错误的是（）A.操作数直接输出B.遇到左括号时入栈C.遇到右括号时，将栈顶元素依次弹出，直到遇到左括号D.运算符的优先级不会影响转换过程12、设计一个基于PLC的自动化生产线物流输送系统，实现物料的自动搬运、存储和配送。13、考虑用数据结构来实现一个字典功能，要求能够快速插入、删除和查找元素。以下哪种数据结构可能是最合适的（）A.红黑树B.跳表C.堆D.以上数据结构都可以14、运用电子电路知识，设计一个具有过流保护和短路保护功能的直流电源电路。15、设计一个基于ZigBee技术的智能仓储货物定位系统，能够实时获取货物的位置信息。16、设计一个基于模拟乘法器的调幅（AM）信号发生器，能够产生幅度调制的正弦波信号，并分析其调制深度和失真度。17、假设要设计一个程序来管理一个图书馆的书籍库存系统，需要能够快速查找、插入和删除书籍信息。考虑到书籍数量可能很大，并且操作频繁，以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.数组，存储固定数量的元素，插入和删除操作效率较低B.链表，动态存储元素，插入和删除操作方便，但查找效率相对较低C.栈，遵循后进先出原则，不适合频繁的查找和删除任意位置的元素D.队列，先进先出，适用于排队场景，不太适合此库存管理需求18、设计一个基于数字信号处理的图像去噪系统，能够有效去除图像中的噪声，同时保持图像细节。19、在图的遍历算法中，深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）都有各自的特点。假设要检查一个图是否存在环，以下哪种遍历算法可能更适合（）A.DFSB.BFSC.两种算法都不适合D.两种算法都可以20、设计一个太阳能热水器控制器节能优化电路，能够根据天气情况和用户需求自动优化热水器的工作状态，实现节能优化。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）解释如何在一个链表中找到中间节点，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度。2、（本题5分）解释如何在一个具有n个元素的有序数组中，进行二分查找的递归实现，并分析其时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）对于一个栈结构，解释栈顶指针和栈底指针的作用，以及如何通过这两个指针实现栈的基本操作。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个哈希表程序，采用开放寻址法的优化版本处理哈希冲突，提高性能并展示操作过程和结果。2、（本题5分）设计一个算法，利用链表实现一个栈，模拟计算机内存的栈式存储。3、（本题5分）设计一个跳表的插入和删除算法，分析不同层数对操作性能的影响。4、（本题5分）设计一个基于AVL树的数据结构，实现插入、删除和平衡调整操作。5、（本题5分）设计一个程序，使用快速排序算法对给定的数组进行排序，输出排序后的数组。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）一个学校的学生成绩管理系统需要记录学生的成绩信息，包括学生学号、姓名、课程名称、成绩等。系统要支持快速查找特定学生的某门课程成绩、按照成绩对学生进行排名、新增学生成绩记录、删除学生成绩记录以及修改成绩。请选择适当的数据结构，并详细阐述如何实现这些功能，包括算法和代码，以及性能的考量。2、（本题10分）某在线招聘平台的简历筛选系统需要