站名：站名：年級(jí)專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫、漏寫或字跡不清者，成績(jī)按零分記?！堋狻€…………第1頁(yè)，共1頁(yè)杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)科學(xué)與工程基礎(chǔ)》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字存儲(chǔ)示波器高速采樣電路，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的采樣率，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性和分辨率。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于D/A轉(zhuǎn)換器的正弦波信號(hào)發(fā)生器電路，輸出頻率范圍為10Hz-10kHz，幅度可調(diào)，失真度小于5%。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于無(wú)線通信技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)與灌溉控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理。4、在一個(gè)具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的二叉樹(shù)中，若每個(gè)節(jié)點(diǎn)的度均不超過(guò)2，則該二叉樹(shù)中葉子節(jié)點(diǎn)的數(shù)量至少為：（）A.n/2B.(n+1)/2C.n-1D.n5、設(shè)計(jì)一個(gè)通信系統(tǒng)中的調(diào)制解調(diào)器，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)的數(shù)字化調(diào)制（如ASK、FSK、PSK）和相應(yīng)的解調(diào)功能，并分析其性能。6、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，假設(shè)需要存儲(chǔ)和操作一個(gè)學(xué)生成績(jī)的集合，并且能夠快速查找某個(gè)學(xué)生的成績(jī)、計(jì)算平均成績(jī)等操作。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的（）A.棧B.隊(duì)列C.二叉搜索樹(shù)D.哈希表7、設(shè)計(jì)一個(gè)電子秤擴(kuò)展電路，能夠增加電子秤的測(cè)量范圍和精度，并且具有去皮和累計(jì)功能。8、插入排序也是一種簡(jiǎn)單的排序算法，它將未排序的元素逐個(gè)插入到已排序的部分中。在平均情況下，插入排序的時(shí)間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(logn)9、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理中FFT算法的硬件加速方案，采用FPGA或?qū)Ｓ眯酒瑢?shí)現(xiàn)，提高運(yùn)算速度。10、對(duì)于一個(gè)需要對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行頻繁的隨機(jī)訪問(wèn)和插入操作的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能在性能上表現(xiàn)較好？（）A.數(shù)組B.鏈表C.哈希表D.棧11、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻混音器，能夠?qū)⒍嗦芬纛l信號(hào)進(jìn)行混合，給出系統(tǒng)方案和電路實(shí)現(xiàn)。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，能夠采集環(huán)境參數(shù)（如溫度、濕度、光照等）并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器。13、設(shè)計(jì)一個(gè)具有自動(dòng)增益控制和濾波功能的音頻前置放大器，給出電路設(shè)計(jì)和性能指標(biāo)測(cè)試。14、考慮到一個(gè)圖的遍歷問(wèn)題，假設(shè)需要判斷一個(gè)圖是否存在環(huán)，并且找出所有的環(huán)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于解決這類問(wèn)題？（）A.深度優(yōu)先搜索結(jié)合棧B.廣度優(yōu)先搜索結(jié)合隊(duì)列C.拓?fù)渑判蚪Y(jié)合棧D.強(qiáng)連通分量算法結(jié)合并查集15、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表自動(dòng)量程切換與高精度測(cè)量電路，能夠根據(jù)輸入電壓自動(dòng)切換量程，并實(shí)現(xiàn)高精度的測(cè)量。16、快速排序是一種高效的排序算法。以下關(guān)于快速排序的描述，錯(cuò)誤的是（）A.選擇一個(gè)基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分為小于基準(zhǔn)和大于基準(zhǔn)兩部分，然后對(duì)這兩部分分別排序B.快速排序的平均時(shí)間復(fù)雜度為O(nlog?n)，但在最壞情況下為O(n2)C.快速排序是一種不穩(wěn)定的排序算法D.快速排序每次都能將數(shù)組均勻地分成兩部分17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于鎖相環(huán)的時(shí)鐘同步系統(tǒng)，能夠使多個(gè)設(shè)備的時(shí)鐘保持同步，同步精度不大于1μs。18、想象一個(gè)需要對(duì)大量文本進(jìn)行詞頻統(tǒng)計(jì)的任務(wù)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以高效地存儲(chǔ)和查詢?cè)~頻信息？（）A.二叉樹(shù)，構(gòu)建和查詢效率一般B.哈希表，能夠快速插入和查找詞頻C.鏈表，插入和查找操作效率低D.數(shù)組，不便于動(dòng)態(tài)添加和查找不同的詞19、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)斎雸D像進(jìn)行灰度化、濾波、邊緣檢測(cè)等基本操作，顯示處理結(jié)果。20、圖的鄰接矩陣存儲(chǔ)方式適合于存儲(chǔ)稠密圖，而鄰接表存儲(chǔ)方式適合于存儲(chǔ)稀疏圖。假設(shè)一個(gè)圖有100個(gè)頂點(diǎn)，如果邊的數(shù)量較少，大概在100條左右，以下哪種存儲(chǔ)方式更節(jié)省存儲(chǔ)空間？（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.兩者存儲(chǔ)空間相同D.無(wú)法確定二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述順序表和鏈表在存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、插入和刪除操作的時(shí)間復(fù)雜度以及空間利用方面的區(qū)別，并舉例說(shuō)明在何種情況下應(yīng)優(yōu)先選擇順序表，何種情況下應(yīng)優(yōu)先選擇鏈表。2、（本題5分）解釋如何對(duì)一個(gè)數(shù)組進(jìn)行快速選擇操作（如選擇第k大的元素），給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其平均時(shí)間復(fù)雜度。3、（本題5分）論述AVL樹(shù)的平衡調(diào)整操作對(duì)樹(shù)的結(jié)構(gòu)和性能的長(zhǎng)期影響。4、（本題5分）探討在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的有向圖中，如何判斷是否存在負(fù)權(quán)回路。5、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明如何在一個(gè)圖中進(jìn)行廣度優(yōu)先搜索的并行實(shí)現(xiàn)，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其性能優(yōu)勢(shì)。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，使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)一個(gè)公司的員工信息（工號(hào)、姓名、部門、工資等），并實(shí)現(xiàn)按照工資高低進(jìn)行排序和按照部門進(jìn)行分類查詢的功能。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，將給定的無(wú)序數(shù)組構(gòu)建為一個(gè)最大堆，輸出構(gòu)建后的堆。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)字符串匹配算法，實(shí)現(xiàn)樸素的字符串匹配和KMP算法，并比較它們的效率。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，在給定的順序表中查找指定元素，輸出查找結(jié)果。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用線段樹(shù)和迪杰斯特拉算法的結(jié)合，為一個(gè)城市的物流配送中心規(guī)劃多個(gè)配送點(diǎn)到客戶的最優(yōu)路線。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某公司的員工信息（包括員工編號(hào)、姓名、年齡、部門、工資等）以哈希表的形式存儲(chǔ)。由于公司規(guī)模擴(kuò)大，員工數(shù)量急劇增加，導(dǎo)致哈希沖突頻繁。請(qǐng)?zhí)岢龈倪M(jìn)方案，重新設(shè)計(jì)哈希函數(shù)和解決沖突的方法，并分析改進(jìn)后的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查找特定員工的信息；（2）統(tǒng)計(jì)每個(gè)部門的員工人數(shù)。2、（本題10分）一個(gè)在線音樂(lè)平臺(tái)的歌單管理系統(tǒng)需要記錄歌單信息、歌曲列表和用戶收藏情況。歌單信息包括歌單ID、歌單名稱、創(chuàng)建者ID，歌曲列表包括歌曲ID、歌單ID，用戶收藏情況包括用戶ID、歌單ID。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理歌單數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)歌單的創(chuàng)建、歌曲的添加和刪除、用戶的收藏和取消收藏，并統(tǒng)計(jì)熱