2025年大学《信息与计算科学》专业题库-计算机科学引领科技发展

2025年大学《信息与计算科学》专业题库——计算机科学引领科技发展考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的代表字母填写在答题纸上对应位置。）1.下列数据结构中，适合表示稀疏矩阵的是？A.队列B.栈C.稀疏矩阵压缩存储（如三元组表）D.堆栈2.设有排序算法A、B、C、D，时间复杂度分别为O(n^2)、O(nlogn)、O(n^1.5)、O(n^3)。其中，最适合用于排序大规模数据集（n很大）的算法是？A.AB.BC.CD.D3.在深度优先搜索（DFS）算法中，用于存储已访问节点或待访问节点栈的常用数据结构是？A.队列B.栈C.链表D.树4.下面关于算法复杂度的描述，正确的是？A.算法的时间复杂度与空间复杂度总是正相关。B.任何算法的时间复杂度都至少是O(n)。C.空间复杂度为O(1)的算法一定是常数时间复杂度算法。D.减少算法的常数因子可以提高其渐近时间复杂度。5.操作系统通过什么机制管理内存，以实现内存保护与共享？A.进程调度B.设备管理C.内存分页或分段D.I/O控制6.在关系数据库中，实现“选课”关系（学生ID，课程ID）中“学生ID”不允许重复的功能，应利用？A.主键（PrimaryKey）B.外键（ForeignKey）C.唯一约束（UniqueConstraint）D.检查约束（CheckConstraint）7.下列关于算法“分治法”的描述，错误的是？A.将原问题分解为若干个规模较小、相互独立、与原问题形式相同的子问题。B.递归地解各个子问题。C.将各个子问题的解合并为原问题的解。D.分治法适用于所有类型的问题，无需考虑问题特性。8.在机器学习领域中，通过已知标签的数据集训练模型，使其能够对新的、未见过的数据进行预测的任务称为？A.聚类分析B.回归分析C.分类D.关联规则挖掘9.下列技术中，通常不用于提高计算机系统计算能力的是？A.多核处理器B.GPU并行计算C.硬件指令集扩展（如SIMD）D.操作系统进程调度10.“物联网（IoT）”的核心特征之一是？A.巨大的计算量B.海量的设备连接与数据采集C.算法复杂度高D.必须使用特定的编程语言二、填空题（每小题2分，共20分。请将答案填写在答题纸上对应位置。）1.在一棵二叉树中，若某节点的度为2，则称该节点为_______节点。2.快速排序算法的平均时间复杂度为_______。3.计算机硬件能够直接识别和执行的语言是_______语言。4.算法的空间复杂度是指算法执行过程中临时占用的_______的度量。5.在面向对象程序设计中，_______是指一个类实例所具有的状态。6.SQL语言中，用于从数据库表中检索数据的语句是_______。7.离散数学是计算机科学的理论基础之一，图论中的_______算法可以用来判断有向图中是否存在环。8.机器学习中的“过拟合”现象指的是模型对训练数据学习得太好，以至于失去了对_______数据的泛化能力。9.计算机网络中，实现设备之间数据传输的协议栈通常包括物理层、数据链路层、网络层和_______层。10.量子计算利用量子比特（qubit）的_______和_______等特性进行计算，有潜力解决某些经典计算机难以解决的问题。三、简答题（每小题5分，共25分。请将答案填写在答题纸上对应位置。）1.简述栈和队列的主要区别。2.什么是算法的时间复杂度？为什么要分析算法的时间复杂度？3.解释什么是数据库的“事务”，并说明事务应具备哪些基本特性（ACID特性）。4.简述机器学习中的“监督学习”和“无监督学习”的主要区别。5.阐述计算机科学在推动“智慧医疗”发展方面所起到的关键作用（至少列举两点）。四、分析与设计题（第1小题10分，第2小题15分，共25分。请将答案填写在答题纸上对应位置。）1.设计算法描述：编写伪代码实现查找无序整数数组中最大值和最小值的功能。要求：算法应只遍历数组一次，即可同时得到最大值和最小值。请描述你的算法思路，并给出伪代码。2.问题分析与方案设计：假设你需要设计一个简单的系统来管理一个在线书店的图书信息。该系统需要支持以下基本功能：a.添加新图书（包括图书ID、书名、作者、价格等信息）。b.根据图书ID查询图书详细信息。c.根据书名或作者名进行模糊查询，列出匹配的图书列表。请简要说明你会如何设计这个系统的核心数据结构（至少包括一个主要的数据结构），并说明选择该数据结构的理由。同时，描述实现查询功能的基本思路。五、论述题（10分。请将答案填写在答题纸上对应位置。）结合当前科技发展趋势，论述人工智能技术（如机器学习、深度学习等）在至少两个不同科技领域（如交通、医疗、金融、娱乐等，选择其中两个）中的应用及其带来的影响。试卷答案一、选择题1.C2.B3.B4.B5.C6.A7.D8.C9.D10.B二、填空题1.非叶子2.O(nlogn)3.机器指令（或二进制）4.存储空间（或内存空间）5.属性（或数据）6.SELECT7.拓扑排序8.测试（或新）9.应用（或传输）10.叠加（或量子叠加），纠缠三、简答题1.栈是后进先出（LIFO）的数据结构，只允许在栈顶进行插入和删除操作；队列是先进先出（FIFO）的数据结构，允许在队尾进行插入操作，在队头进行删除操作。2.算法的时间复杂度是描述算法执行时间随输入规模增长的变化趋势的度量。分析时间复杂度有助于比较不同算法的效率，选择最优算法，并预测算法在处理大规模数据时的性能，从而进行优化。3.数据库事务是指一个由多个操作组成的逻辑工作单元，这些操作要么全部成功执行，要么全部失败回滚，以保证数据库状态的一致性。事务应具备原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）四个基本特性（ACID）。4.监督学习使用带有标签（或监督信息）的训练数据集，训练模型进行预测或分类；无监督学习使用没有标签的数据集，训练模型发现数据中的内在结构或模式，如聚类或降维。5.计算机科学在推动“智慧医疗”发展方面的关键作用包括：a)开发先进的医学影像处理和诊断系统，辅助医生进行精准诊断；b)利用大数据和机器学习技术进行疾病预测、药物研发和个性化治疗方案制定。四、分析与设计题1.算法思路：初始化两个变量，max_val和min_val，分别用于存储当前遇到的最大值和最小值。遍历数组中的每个元素，将其与max_val和min_val进行比较和更新。伪代码：```FunctionFindMinMax(arr):Ifarrisempty:ReturnerrorSetmax_val=arr[0]Setmin_val=arr[0]Fori=1tolength(arr)-1:Ifarr[i]>max_val:Setmax_val=arr[i]Ifarr[i]<min_val:Setmin_val=arr[i]Return(max_val,min_val)```2.核心数据结构设计：可以使用哈希表（或字典）作为核心数据结构来管理图书信息。图书ID作为键（Key），图书详细信息（如书名、作者、价格等）作为值（Value）。选择理由：哈希表提供了平均时间复杂度为O(1)的查找效率，非常适合根据图书ID快速查询详细信息。查询功能实现思路：a.添加图书：将图书ID和其对应的详细信息作为键值对插入到哈希表中。b.根据ID查询：直接使用图书ID作为键在哈希表中查找，如果找到则返回详细信息，否则返回未找到提示。c.模糊查询：由于哈希表不适合直接进行模糊查找，需要维护一个辅助数据结构，如倒排索引（将书名或作者名作为键，指向包含这些信息的图书ID列表）。进行模糊查询时，根据书名或作者名在倒排索引中查找对应的ID列表，然后遍历这些ID，从哈希表中获取并返回所有匹配的图书详细信息。五、论述题（以下为论述题参考答案要点，实际作答应展开详细论述）应用：智能交通信号灯控制、交