泉州海洋职业学院《数据科学与工程基础》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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泉州海洋职业学院《数据科学与工程基础》
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15个小题，每小题2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、设计一个卫星通信系统中上行链路和下行链路的功率分配方案，考虑链路预算和干扰情况。

2、设计一个数字频率计自动测量电路，能够自动测量输入信号的频率，并将测量结果显示出来。

3、设计一个基于单片机的温度监测与控制系统，能够实时采集环境温度，当温度超过设定阈值时，启动相应的降温或升温设备。

4、在选择合适的数据结构时，需要考虑多种因素。以下关于数据结构选择的考虑因素，哪一项是不正确的？（ ）
A. 数据的规模和操作的频繁程度会影响数据结构的选择
B. 对数据的访问方式（如随机访问、顺序访问）也是选择的重要因素
C. 空间效率通常比时间效率更重要，应优先考虑节省存储空间
D. 数据结构的可扩展性和灵活性在某些情况下也需要纳入考虑

5、设计一个数字温度计，采用热电偶传感器，能够测量-50℃至150℃的温度范围，精度为0.5℃，说明硬件连接和信号调理。

6、插入排序也是一种基本的排序算法。关于插入排序的特点，以下描述正确的是：（ ）
A. 插入排序在每次迭代中，将待排序元素插入到已排序部分的合适位置
B. 插入排序在最坏情况下的时间复杂度为 O(n log n) ，优于冒泡排序
C. 插入排序是一种不稳定的排序算法，可能改变相同元素的相对顺序
D. 插入排序适用于大规模数据的排序，效率很高

7、假设要实现一个可以动态调整大小的有序数据结构，并且支持高效的插入、删除和查找操作，以下哪种数据结构可能是最合适的？（ ）
A. 平衡二叉搜索树，如 AVL 树或红黑树，能保持平衡，操作效率高
B. 链表，插入和删除方便，但查找效率低
C. 数组，动态调整大小复杂，且插入和删除操作可能导致大量元素移动
D. 栈，不符合有序和动态调整的要求

8、使用集成电路设计一个 DAC 转换器，给出转换分辨率和建立时间等性能指标，并进行电路设计和测试。

9、已知一个完全二叉树的节点总数为 n ，若其深度为 h （根节点所在层为 1 ），则以下关于 h 的表达式正确的是？（ ）
A. log2(n)
B. log2(n) + 1
C. floor(log2(n))
D. floor(log2(n)) + 1

10、设计一个卫星导航系统中的卫星轨道参数计算和预测模块，分析轨道精度。

11、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(log n)
D. 跳表的空间复杂度比平衡树低，更适合内存紧张的场景

12、设计一个通信系统中的分集接收方案，分析分集合并方式对系统性能的影响。

13、运用集成电路工艺，设计一款用于无人机的飞行控制芯片，具备稳定的姿态控制和导航功能。

14、设计一个基于单片机的智能车位引导系统，能够实时显示停车场内的车位占用情况，并引导车辆快速找到空闲车位。

15、设计一个基于DSP的语音信号处理系统，能够实现语音的采集、滤波和压缩编码，阐述系统框架和算法实现。

二、简答题（本大题共3个小题，共15分)
1、（本题5分）论述 AVL 树的平衡调整操作对树的结构和性能的长期影响。

2、（本题5分）阐述并查集中如何通过路径分裂进一步优化查询性能。

3、（本题5分）论述 AVL 树和红黑树在内存管理方面的差异和考虑因素。

三、综合题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）一个在线图书馆的书籍借阅系统需要对书籍的借阅情况和读者信息进行管理。书籍信息包括书籍编号、书名、作者、借阅状态等，读者信息包括读者编号、姓名、借阅记录等。这些信息以并查集的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）读者借阅书籍；（2）读者归还书籍；（3）查询某本书是否可借；（4）统计某读者的借阅次数。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。

2、（本题5分）某医院的药品库存管理系统需要存储药品信息，如药品编号、药品名称、药品规格、库存数量、有效期等。系统要能够快速查找特定药品、按照库存数量对药品进行排序、进行药品的入库和出库操作、提醒即将过期药品。请设计合理的数据结构和算法，并提供代码实现和性能分析。

3、（本题5分）一个在线游戏的玩家信息管理系统需要存储玩家的信息，如玩家编号、玩家昵称、游戏等级、游戏积分、在线状态等。系统要实现快速查找特定玩家、按照游戏积分对玩家进行排名、新增玩家、删除玩家以及更新玩家的在线状态和游戏等级。请确定合适的数据结构，并详细说明算法和代码实现，同时讨论性能优化策略。

4、（本题5分）一个电商网站的商品评论管理系统需要存储商品评论信息，包括评论编号、商品编号、评论内容、评论者、评论时间等。系统要实现快速查找特定商品的评论、按照评论时间对评论进行排序、新增评论、删除不良评论。请确定合适的数据结构，并详细阐述算法和代码实现，同时讨论性能优化策略。

5、（本题5分）一个仓库的货物分类管理系统需要对不同类型的货物进行分类存储和管理，包括货物编号、货物名称、货物类别、货物数量、存放位置等信息。系统要支持快速查找特定类别货物、按照货物数量对货物进行排序、新增货物类别、修改货物信息、删除货物。请选择恰当的数据结构，并详细说明算法和代码实现，以及性能分析。

四、设计题（本大题共3个小题，共30分)
1、（本题10分）设计一个算法，判断给定的无向图是否存在欧拉回路，如果存在，输出回路的路径。

2、（本题10分）设计一个程序，使用双向链表存储一组结构体（包含商品的名称和价格），实现按照价格降序排列。

3、（本题10分）设计一个程序，利用块状链表结构实现对大文件的高效读写操作。

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