武汉科技职业学院《数据科学导论》2023-2024学年第二学期期末试卷

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2023-2024学年第二学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15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、在排序算法中，冒泡排序是一种简单的排序方法。关于冒泡排序的原理和特点，以下描述哪一项是不正确的？（）A.冒泡排序通过反复比较相邻的元素并交换位置，将最大的元素逐步“冒泡”到数组的末尾B.冒泡排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)，在最好情况下的时间复杂度为O(n)C.冒泡排序是一种稳定的排序算法，即相同元素的相对顺序在排序前后保持不变D.冒泡排序的空间复杂度为O(n)，需要额外的辅助空间来完成排序2、假设正在设计一个公交换乘系统，需要存储各个公交站点之间的线路和换乘信息，并且能够快速规划出最优的换乘路线。以下哪种数据结构和算法可能是最有用的？（）A.图结构，结合迪杰斯特拉算法求解最短路径B.树结构，通过深度优先搜索规划路线C.链表，顺序存储换乘信息D.哈希表，快速查找站点之间的连接3、设计一个用于新能源汽车电池管理的均衡电路，提高电池组的使用寿命和性能，给出电路原理和控制策略。4、栈是一种特殊的线性结构，遵循后进先出的原则。假设一个程序中使用了栈来存储数据。以下关于栈的描述，哪一项是不准确的？（）A.栈可以用于实现函数调用时的参数传递和局部变量存储B.入栈和出栈操作的时间复杂度均为O(1)C.可以使用数组或链表来实现栈的数据结构D.栈的存储空间大小是固定的，无法动态扩展5、设计一个基于Wi-Fi技术的无线视频监控系统，实现视频的采集、传输和实时观看，描述系统的硬件组成和软件实现。6、快速排序是一种高效的排序算法。关于快速排序的原理和性能，以下叙述错误的是（）A.快速排序通过选择一个基准元素，将待排序序列分为两部分B.快速排序在平均情况下的时间复杂度为O(nlogn)C.快速排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)，但这种情况很少出现D.快速排序是一种稳定的排序算法7、设计一个数字电压表电流表电路，能够同时测量直流电压和电流，电压测量范围为0V到100V，电流测量范围为0A到1A，精度为±0.1V和±0.01A。8、设计一个数字信号发生器扩展电路，能够增加信号发生器的输出信号类型和参数调节范围，并且具有脉冲宽度调制功能。9、设计一个通信系统扩频模块的性能测试方案，包括扩频增益、抗干扰能力等指标的测量。10、考虑一个文件系统，需要有效地管理文件和目录的结构，支持快速的文件查找、创建和删除操作。对于这样的文件系统，以下哪种数据结构可能是核心的组成部分？（）A.目录树，组织文件和目录的层次结构B.链表，存储文件的属性信息C.栈，处理文件操作的顺序D.队列，管理文件的访问请求11、图的邻接矩阵存储方式适合于存储稠密图，而邻接表存储方式适合于存储稀疏图。假设一个图有100个顶点，如果边的数量较少，大概在100条左右，以下哪种存储方式更节省存储空间？（）A.邻接矩阵B.邻接表C.两者存储空间相同D.无法确定12、设计一个数字电视信号的传输系统，包括调制、编码和发射模块，满足特定的传输标准和质量要求。13、设计一个基于DSP的数字音频均衡器，能够实现多频段的音频均衡调节，给出系统的硬件架构和软件算法。14、设计一个基于无线通信技术的智能农业灌溉控制系统，根据土壤湿度和气象条件自动控制灌溉。15、利用数字逻辑电路设计一个计数器和定时器，实现计数和定时功能，并可设置不同的工作模式。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）对于一个用链表实现的栈，如何实现获取栈中元素的最大值操作，要求时间复杂度为O(1)，给出算法思路和实现代码。2、（本题5分）阐述如何使用哈希表存储字符串集合，并实现字符串的查找、插入和删除操作，分析其时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）解释数据结构中树的度的概念，并举例说明如何计算一棵树的度。4、（本题5分）阐述如何使用队列实现层次遍历二叉树的操作，分析算法的步骤和时间复杂度。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线教育平台的课程评价管理系统需要存储课程评价信息，如课程编号、评价内容、评价者、评价分数、评价时间等。系统要支持快速查找特定课程的评价、按照评价分数对评价进行排序、新增评价、修改评价、删除恶意评价。请选择恰当的数据结构，并详细说明算法和代码实现，以及性能评估。2、（本题5分）某学校的选课系统需要记录课程和学生的选课信息。课程有课程ID、课程名称、授课教师、容量等，学生选课信息包括学生ID、课程ID。请设计数据结构来管理选课数据，能够快速查询课程余量、学生选课情况、退选和补选操作，并统计每门课程的选课人数。3、（本题5分）在一个物流配送系统中，需要记录每个订单的详细信息，包括订单号、客户信息、商品清单、配送地址、预计送达时间等。设计一种数据结构来存储订单信息，实现订单的添加、删除、查找和更新操作，并能够根据配送地址和预计送达时间进行高效的排序和查询。4、（本题5分）一个大型图书馆需要管理其海量的图书信息，包括书名、作者、出版社、出版年份、馆藏数量等。这些信息以二叉搜索树的形式存储。请设计算法实现以下操作：（1）插入一本新的图书信息；（2）删除某本指定的图书信息；（3）查找某作者的所有图书；（4）更新某本图书的馆藏数量。分析所设计算法的时间复杂度。5、（本题5分）在一个在线视频平台中，需要管理视频信息、用户观看历史、视频评论和点赞等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持视频的上传、删除、查找和播放，用户观看历史的记录，视频评论的管理和点赞数的统计，并能够根据用户行为推荐相关视频。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）以哈希表为基础，设计一个酒店房间预订管理系统，能够快速查询房间的预订状态。2、（本题10