站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共2頁湖北恩施學(xué)院《數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)綜合實訓(xùn)》2024-2025學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、設(shè)計一個基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對污水處理過程中的液位、流量、水質(zhì)等參數(shù)的監(jiān)測和控制。2、設(shè)計一個基于FPGA的圖像縮放系統(tǒng)，能夠?qū)斎雸D像進(jìn)行任意比例的縮放。3、設(shè)計一個用于新能源汽車電池管理的均衡電路，提高電池組的使用壽命和性能，給出電路原理和控制策略。4、設(shè)計一個基于FPGA的數(shù)字通信收發(fā)系統(tǒng)，支持常見的通信協(xié)議，如UART、SPI等。5、在一個實時交通監(jiān)控系統(tǒng)中，需要快速更新道路的擁堵狀態(tài)，并能夠查詢某條道路的當(dāng)前狀態(tài)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.二叉平衡樹，能夠保持平衡，查找和更新效率較高，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜B.跳表，通過多層索引提高查找和更新效率，實現(xiàn)相對簡單C.線段樹，常用于區(qū)間查詢和更新，但對于單個元素的操作相對復(fù)雜D.紅黑樹，自平衡的二叉搜索樹，保證了較好的性能6、字符串在計算機(jī)程序中經(jīng)常被處理。假設(shè)我們正在對兩個字符串進(jìn)行操作。以下關(guān)于字符串的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.字符串的存儲方式可以是字符數(shù)組或字符指針B.字符串的比較可以通過逐個字符比較來實現(xiàn)C.字符串的常見操作包括查找、替換、拼接等，它們的時間復(fù)雜度通常與字符串的長度成正比D.所有的字符串操作算法的時間復(fù)雜度都是最優(yōu)的，無法進(jìn)一步優(yōu)化7、設(shè)計一個用于雷達(dá)測距的收發(fā)電路，能夠測量目標(biāo)距離并顯示，給出射頻電路設(shè)計和信號處理算法。8、設(shè)計一個模擬信號的濾波電路，能夠有效地濾除特定頻率范圍內(nèi)的噪聲，如低通、高通、帶通或帶阻濾波器。9、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計一個智能路燈控制系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境光線和交通流量自動調(diào)節(jié)路燈的亮度。10、設(shè)計一個數(shù)字示波器探頭電路，能夠?qū)⑤斎胄盘栟D(zhuǎn)換為適合示波器測量的信號，并且具有衰減和補(bǔ)償功能。11、設(shè)計一個智能電表的通信接口電路，能夠與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，包括接口類型選擇和電路設(shè)計。12、設(shè)計一個無線通信模塊遠(yuǎn)距離傳輸電路，能夠?qū)崿F(xiàn)更遠(yuǎn)距離的無線數(shù)據(jù)傳輸，傳輸距離達(dá)到1公里以上。13、二叉搜索樹是一種特殊的二叉樹，具有特定的性質(zhì)和用途。以下關(guān)于二叉搜索樹的描述，錯誤的是：（）A.左子樹上所有節(jié)點的值均小于根節(jié)點的值，右子樹上所有節(jié)點的值均大于根節(jié)點的值B.對二叉搜索樹進(jìn)行中序遍歷，可以得到一個有序的序列C.二叉搜索樹的查找、插入和刪除操作的平均時間復(fù)雜度都是O(logn)D.二叉搜索樹一定是平衡的，即左右子樹的高度差不超過114、設(shè)計一個正弦波信號發(fā)生器，頻率范圍為10Hz至1MHz，輸出幅度可調(diào)，失真度小于1%，說明電路原理和調(diào)試方法。15、設(shè)計一個基于ADC和DAC的模擬信號采集與回放系統(tǒng)，能夠?qū)σ纛l范圍內(nèi)的模擬信號進(jìn)行采集、數(shù)字化處理和回放，給出系統(tǒng)架構(gòu)和性能指標(biāo)分析。16、設(shè)計一個基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)，實現(xiàn)圖像的邊緣檢測和增強(qiáng)功能，給出硬件設(shè)計和仿真結(jié)果。17、當(dāng)使用樹結(jié)構(gòu)來存儲數(shù)據(jù)時，平衡二叉樹是為了保證樹的高度平衡，從而提高查找效率。假設(shè)一個平衡二叉樹由于插入操作導(dǎo)致失衡，以下哪種調(diào)整方法可以恢復(fù)平衡（）A.旋轉(zhuǎn)操作B.重新構(gòu)建整棵樹C.忽略失衡，繼續(xù)進(jìn)行操作D.以上方法都不行18、B樹和B+樹常用于數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)中。假設(shè)我們正在分析一個B樹的結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于B樹和B+樹的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.B樹的階數(shù)越大，樹的高度越小，查找效率越高B.B+樹的所有葉子節(jié)點通過指針連接成一個鏈表，便于范圍查詢C.B樹和B+樹在插入和刪除節(jié)點時，都需要進(jìn)行分裂和合并操作來保持樹的結(jié)構(gòu)D.B樹和B+樹只適用于數(shù)據(jù)量較小的情況，對于大規(guī)模數(shù)據(jù)不適用19、設(shè)計一個可編程邏輯器件（PLD）實現(xiàn)的簡單數(shù)字邏輯功能，如加法器、計數(shù)器等，進(jìn)行功能驗證和性能評估。20、設(shè)計一個基于光電二極管和運(yùn)放的光功率測量系統(tǒng)，能夠測量不同波長的光功率。二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）在歸并排序中，解釋歸并的概念和實現(xiàn)步驟，分析歸并排序的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，并舉例說明其應(yīng)用場景。2、（本題5分）在一個二叉樹中，如何實現(xiàn)層次遍歷？3、（本題5分）論述在二叉搜索樹的刪除操作中，當(dāng)刪除的節(jié)點有兩個子節(jié)點時，如何選擇替代節(jié)點以保持樹的性質(zhì)。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用弗洛伊德算法求一個有向網(wǎng)中任意兩點之間的最短路徑。2、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲一個圖書館的讀者信息（讀者編號、姓名、借閱記錄等），并實現(xiàn)讀者的注冊、借閱權(quán)限管理和借閱歷史查詢功能。3、（本題5分）設(shè)計一個圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使用鄰接矩陣或鄰接表存儲，實現(xiàn)深度優(yōu)先遍歷和廣度優(yōu)先遍歷算法。4、（本題5分）設(shè)計一個基于塊狀鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)插入、刪除和查找操作。5、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用桶排序算法對一個浮點數(shù)數(shù)組進(jìn)行排序。四、綜合題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）在一個在線課程學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，學(xué)生需要完成一系列的課程任務(wù)，每個任務(wù)有不同的要求和截止日期。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來記錄學(xué)生的任務(wù)完成情況，包括已完成任務(wù)、未完成任務(wù)、任務(wù)提交時間、得分等，能夠?qū)崟r跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度并