山西林业职业技术学院《数据科学与工程引论》2023-2024学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第2页，共2页山西林业职业技术学院

《数据科学与工程引论》2023-2024学年第一学期期末试卷院(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30个小题，每小题1分，共30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、跳表是一种可以替代平衡树的数据结构。假设我们正在使用跳表进行数据存储。以下关于跳表的描述，哪一项是不准确的？（）A.跳表通过随机增加索引层次来提高查找效率B.插入和删除操作可能会影响跳表的索引结构，需要进行相应的调整C.跳表的平均查找、插入和删除时间复杂度均为O(logn)D.跳表的空间复杂度比平衡树低，更适合内存紧张的场景2、设计一个基于锁相环技术的频率合成器，输出频率范围为100kHz-1GHz，频率分辨率为1kHz。3、在数据结构的应用中，文件操作也是一个重要方面。以下关于数据结构与文件操作的描述，不正确的是：（）A.可以将数据结构中的数据存储到文件中，以便长期保存和后续使用B.在从文件中读取数据并构建数据结构时，需要考虑数据的格式和转换C.对于大型文件，可以采用分块读取和处理的方式，避免一次性将全部数据读入内存D.文件操作与数据结构的选择和使用无关，只需要关注文件的读写方法和权限4、在二叉树的应用中，二叉查找树常用于实现动态集合的操作。以下关于二叉查找树的操作，错误的是（）A.查找操作通过比较节点值，沿着合适的子树进行B.插入操作可能会破坏二叉查找树的性质，需要进行调整C.删除操作总是删除叶子节点，不会影响树的结构D.可以通过中序遍历得到有序的节点值序列5、设计一个数字通信系统差错控制编码的仿真模型，分析不同编码方式在不同信道条件下的性能。6、设计一个基于无线通信技术的智能物流跟踪与管理系统，实现货物运输过程的实时监控和调度。7、使用单片机设计一个汽车防盗报警系统，能够检测车辆的异常状态并发出警报，同时通过短信通知车主。8、假设要在一个有序的整数数组中查找第一个大于给定值的元素。以下哪种搜索算法能够最有效地完成这个任务？（）A.顺序搜索B.二分查找C.深度优先搜索D.广度优先搜索9、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。10、设计一个基于单片机的智能灌溉系统，根据土壤湿度和气象条件自动控制灌溉水量和时间。11、设计一个基于PLC的工业机器人控制系统，能够实现机器人的运动控制、轨迹规划和任务执行。12、设计一个基于数字图像处理的运动目标检测与跟踪系统，能够在复杂背景下准确检测和跟踪运动目标。13、在树结构中，二叉树是一种重要的类型。假设我们正在研究一个满二叉树。以下关于二叉树的描述，哪一项是不准确的？（）A.满二叉树的叶子节点都在同一层，且非叶子节点都有两个子节点B.二叉树的遍历方式包括前序遍历、中序遍历和后序遍历，它们的时间复杂度相同C.二叉查找树的左子树中的节点值均小于根节点值，右子树中的节点值均大于根节点值D.平衡二叉树在插入和删除节点时不需要进行调整，始终保持平衡状态14、设计一个基于蓝牙技术的无线数据传输系统，实现短距离设备之间的数据通信，给出系统的硬件和软件设计。15、二分查找是一种在有序数组中进行查找的高效算法。对于一个包含n个元素的有序数组，二分查找的最坏时间复杂度为：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(logn)D.O(1)16、考虑一个物流配送系统，需要规划车辆的行驶路线，使得配送成本最小。假设城市之间的道路可以表示为一个有权图，以下哪种算法和数据结构常用于解决这个问题？（）A.深度优先搜索算法和邻接矩阵B.广度优先搜索算法和邻接表C.迪杰斯特拉算法和优先队列D.弗洛伊德算法和数组17、设计一个基于模拟乘法器的乘法型数模转换器（DAC），分析其性能和误差。18、快速排序也是一种常用的排序算法。假设我们正在使用快速排序对数组进行排序。以下关于快速排序的描述，哪一项是不准确的？（）A.快速排序通过选择一个基准元素，将数组分成两部分，然后对这两部分分别排序B.快速排序在平均情况下的时间复杂度为O(nlogn)，但在最坏情况下会退化为O(n^2)C.选择合适的基准元素可以提高快速排序的性能，通常选择数组的中间元素作为基准D.快速排序是一种稳定的排序算法，能够保证相同元素的相对顺序不变19、设计一个基于光电传感器的自动照明控制系统，能够根据环境光线强度自动调节灯光亮度，实现节能和舒适的照明效果。20、设计一个无线传感器网络节点电路，能够采集环境数据并通过无线方式传输到中心节点，节点具有低功耗和自组网功能。21、设计一个数字信号处理器（DSP）应用电路，能够实现音频信号的滤波、降噪等处理功能。22、快速排序是一种高效的排序算法。以下关于快速排序的描述，错误的是（）A.选择一个基准元素，将数组分为小于基准和大于基准两部分，然后对这两部分分别排序B.快速排序的平均时间复杂度为O(nlog₂n)，但在最坏情况下为O(n²)C.快速排序是一种不稳定的排序算法D.快速排序每次都能将数组均匀地分成两部分23、考虑一个在线游戏的服务器端程序，需要实时地处理多个玩家的操作请求，并维护玩家的状态信息，如位置、得分等。由于玩家的操作频繁且并发，数据需要快速地更新和查询。在这种情况下，以下哪种数据结构最适合用于存储玩家的状态数据？（）A.数组，能够快速地随机访问元素B.哈希表，通过哈希函数快速定位玩家的数据C.图，用于表示玩家之间的关系和交互D.树状数组，高效地支持区间查询和更新24、利用射频技术设计一个无线充电器，能够为特定设备进行高效的无线充电，分析充电效率和安全性。25、二叉树的遍历可以通过递归和非递归方式实现。对于中序遍历，以下哪种非递归实现方式是常见的？（）A.使用栈来辅助B.使用队列来辅助C.直接遍历D.无法非递归实现26、设计一个数字频率计高精度与多功能电路，能够实现高精度的频率测量，并同时显示周期、占空比等参数。27、设计一个数字音频处理中的音频特效生成和控制模块，分析特效的多样性和可控性。28、设计一个太阳能热水器控制器智能控制电路，能够根据天气情况和用户需求自动调节热水器的工作状态，实现智能化控制。29、在数据结构中，排序算法是非常重要的一部分。冒泡排序是一种简单的排序算法，它通过反复比较相邻的元素并交换位置来将数组排序。对于一个包含n个元素的数组，冒泡排序的最坏时间复杂度为：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(logn)30、设计一个基于单片机的太阳能充电控制器，能够实现对太阳能电池板的最大功率跟踪和蓄电池的充电管理。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某学校的图书馆管理系统需要记录大量的图书信息，包括图书编号、书名、作者、出版社、出版年份、馆藏数量、借阅状态等。请为该系统设计数据结构，能够快速查找特定图书、按作者或出版社分类查询、统计热门图书，并支持新书的入库和旧书的删除操作。2、（本题5分）某旅游公司的旅游线路管理系统需要存储旅游线路的信息，如线路编号、线路名称、行程安排、价格、成团人数等。系统要能够快速查找特定线路、按照价格对线路进行排序、新增旅游线路、修改线路信息、删除冷门线路。请设计合适的数据结构和算法，并给出代码实现和性能评估。3、（本题5分）某城市的公共交通卡管理系统需要记录用户信息、充值记录、消费记录和卡余额等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现用户的注册、充值、消费和挂失操作，充值和消费记录的查询和统计，以及卡余额的实时更新，并能够防范欺诈行为和保障用户资金安全。4、（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。5、（本题5分）某电商平台的优惠券发放系统需要对优惠券的类型、面额、使用条件和发放记录进行管理。优惠券信息包括优惠券编号、类型、面额、使用条件、发放记录等。考虑使用十字链表来存储这些信息。请设计算法实现以下功能：（1）查询某种类型优惠券的剩余数量；（2）为用户发放优惠券并记录；（3）用户使用优惠券时进行核销；（4）统计不同面额优惠券的发放比例。分析所设计算法的时间复杂度和空间复杂度。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）链表的归并排序有哪些步骤？请详细描述其实现过程。2、（本题5分）详细阐述图这种数据结构的表示方法（邻接矩阵和邻接表），以及图的深度优先搜索和广度优先搜索算法。3、（本题5分）详细论述在一个具有n个顶点和e条边的无向图中，采用邻接表存储和邻接矩阵存储的优缺点，并比较它们的空间复杂度。4、（本题5分）解释字