學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共2頁重慶醫(yī)藥高等?？茖W?！稊?shù)據(jù)科學與工程》2024-2025學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30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、設計一個用于電動汽車的電池管理系統(tǒng)（BMS），能夠監(jiān)測電池電壓、電流、溫度等參數(shù)，實現(xiàn)均衡充電和過充過放保護，闡述系統(tǒng)架構和控制策略。2、假設正在設計一個公交換乘系統(tǒng)，需要存儲各個公交站點之間的線路和換乘信息，并且能夠快速規(guī)劃出最優(yōu)的換乘路線。以下哪種數(shù)據(jù)結構和算法可能是最有用的？（）A.圖結構，結合迪杰斯特拉算法求解最短路徑B.樹結構，通過深度優(yōu)先搜索規(guī)劃路線C.鏈表，順序存儲換乘信息D.哈希表，快速查找站點之間的連接3、設計一個基于PLC的自動化立體倉庫堆垛機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)堆垛機的水平和垂直運動控制。4、設計一個基于FPGA的UART轉SPI通信橋接模塊，實現(xiàn)兩種接口之間的數(shù)據(jù)轉換，給出硬件描述和功能驗證。5、設計一個LED點陣顯示屏電路，能夠顯示文字和圖形，顯示顏色為紅色和綠色。6、設計一個模擬乘法器電路，能夠實現(xiàn)兩個模擬信號的相乘運算，并且具有較高的精度和穩(wěn)定性。7、利用數(shù)字電路技術，設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節(jié)路燈的亮度。8、設計一個基于FPGA的數(shù)字信號編碼系統(tǒng)，實現(xiàn)曼徹斯特編碼、NRZ編碼等常見編碼方式。9、冒泡排序是一種簡單的排序算法。假設我們正在使用冒泡排序對數(shù)組進行排序。以下關于冒泡排序的描述，哪一項是不準確的？（）A.冒泡排序通過反復比較相鄰元素并交換位置，將最大的元素逐步“浮”到數(shù)組的末尾B.冒泡排序在最壞情況下的時間復雜度為O(n^2)，但在最好情況下可以達到O(n)C.冒泡排序是一種穩(wěn)定的排序算法，相同元素的相對順序在排序后不會改變D.冒泡排序的性能優(yōu)于其他所有排序算法，適用于各種規(guī)模的數(shù)據(jù)排序10、運用集成電路知識，設計一款用于智能手機的攝像頭圖像處理芯片，具備圖像增強、降噪和色彩校正功能。11、在一個需要頻繁進行插入和刪除操作，并且數(shù)據(jù)量較大的場景中，如果對查找操作的要求相對較低，以下哪種數(shù)據(jù)結構可能是最優(yōu)的選擇？（）A.鏈表，插入和刪除操作方便，查找效率相對較低B.二叉搜索樹，查找效率較高，但插入和刪除可能導致樹的調整C.數(shù)組，插入和刪除操作復雜，不適合頻繁操作D.棧，不符合頻繁插入和刪除的需求12、考慮隊列這種數(shù)據(jù)結構，它遵循先進先出的原則。假設一個銀行需要管理客戶的排隊等待服務，每個客戶按照到達的順序接受服務。為了有效地組織和管理客戶的等待過程，以下關于隊列的操作，哪個是最關鍵的（）A.隨機刪除隊列中的元素B.在隊列中間插入新的客戶C.讀取隊列頭部的客戶信息D.對隊列中的元素進行排序13、設計一個用于音頻設備的電源凈化器，減少電源噪聲對音質的影響，給出電路結構和濾波效果分析。14、當使用數(shù)據(jù)結構來實現(xiàn)緩存時，LRU（LeastRecentlyUsed）策略是一種常見的淘汰算法。假設一個緩存容量有限，需要不斷替換元素。以下關于LRU策略的實現(xiàn)，哪個數(shù)據(jù)結構可能是最適合的（）A.棧B.隊列C.哈希表D.雙向鏈表15、設計一個鋰電池充電管理電路，能夠實現(xiàn)恒流恒壓充電，具有過溫、過流保護功能，描述電路原理和芯片選型。二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）論述如何在一個無序數(shù)組中查找前k大的元素，給出高效的算法思路和實現(xiàn)。2、（本題5分）分析在數(shù)據(jù)結構中，如何利用隊列實現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索算法。3、（本題5分）深入分析在具有n個元素的有序鏈表中，如何進行插入操作以保持鏈表的有序性，同時處理重復插入的情況。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某公司的項目進度跟蹤系統(tǒng)需要記錄項目的各個階段、負責人、開始時間、預計結束時間、實際進度等信息。設計數(shù)據(jù)結構來直觀展示項目進度，支持項目階段的調整、負責人變更等操作，能夠及時發(fā)現(xiàn)項目延期風險并進行預警。2、（本題5分）一個在線游戲的組隊系統(tǒng)需要對玩家的組隊信息進行管理。組隊信息包括隊伍編號、隊員列表、隊伍狀態(tài)等。這些信息以稀疏矩陣的形式存儲。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）查詢某個隊伍的隊員信息；（2）玩家加入或退出隊伍時更新矩陣；（3）按照隊伍人數(shù)對隊伍進行排序；（4）統(tǒng)計空閑隊伍的數(shù)量。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。3、（本題5分）在一個在線旅游行程規(guī)劃系統(tǒng)中，用戶可以自定義旅游行程，包括景點、住宿、交通等安排。設計數(shù)據(jù)結構來存儲用戶的行程規(guī)劃，支持行程的修改、分享和評價，能夠根據(jù)用戶需求提供合理的行程建議和優(yōu)化方案。4、（本題5分）一家酒店的預訂系統(tǒng)需要記錄房間信息和預訂記錄，房間信息包括房間號、房間類型、價格、可預訂狀態(tài)，預訂記錄包括預訂ID、房間號、入住時間、退房時間、客人姓名。請設計數(shù)據(jù)結構來管理預訂數(shù)據(jù)，實現(xiàn)房間的快速預訂、取消預訂、查詢房間可用性，并統(tǒng)計不同時間段的預訂率。5、（本題5分）一個在線游戲的排行榜系統(tǒng)需要記錄玩家的得分和排名信息。玩家信息包括玩家ID、得分、排名。請設計數(shù)據(jù)結構來實現(xiàn)排行榜的實時更新，能夠快速查詢玩家的排名、計算排名變化，并支持新玩家的加入和舊玩家的退出。四、設計題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設計一個程序，使用合適的