河南科技學院《數據科學與大數據技術》2023-2024學年第二學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁河南科技學院

《數據科學與大數據技術》2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1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、設計一個數字通信系統的誤碼性能測試方案，包括測試設備的選擇、測試環境的搭建和數據的分析方法。2、對于一個具有n個節點的完全二叉樹，其葉子節點的個數大約為？（）A.n/2B.n/4C.log2nD.n/2-13、設計一個基于FPGA的CAN總線通信控制器，實現數據的收發和錯誤處理，給出硬件描述和測試方案。4、設計一個基于ARM的工業控制計算機，實現對工業生產過程的實時監控和控制，描述計算機的硬件架構和軟件系統。5、在數據結構的排序算法中，歸并排序是一種穩定的排序方法。假設我們正在使用歸并排序對數組進行排序。以下關于歸并排序的描述，哪一項是不準確的？（）A.歸并排序的基本思想是將數組分成兩半，分別排序后再合并B.歸并排序的時間復雜度在任何情況下都是O(nlogn)C.歸并排序在合并過程中需要額外的輔助空間，其空間復雜度為O(n)D.歸并排序是一種原地排序算法，不需要額外的存儲空間6、運用通信網絡原理，設計一個物流配送中心的貨物跟蹤系統的網絡方案，實時掌握貨物位置和狀態。7、設計一個電子血壓計電路，能夠測量人體血壓，測量精度為±3mmHg，并且具有顯示和存儲功能。8、設計一個基于霍爾傳感器的電機轉速測量系統，能夠準確測量電機的轉速，并將轉速數據實時顯示。9、設計一個基于NFC技術的近場通信系統，實現數據傳輸和支付功能，說明系統組成和安全機制。10、設計一個數字存儲示波器電路，能夠測量輸入信號的波形、頻率、幅度等參數，并且具有存儲和回放功能。11、在一個數據壓縮算法中，需要構建一個頻率表來統計字符出現的頻率。以下哪種數據結構最適合存儲字符及其頻率信息？（）A.二叉樹，根據頻率構建B.哈希表，快速查找字符頻率C.棧，按順序存儲頻率D.隊列，先進先出處理字符12、設計一個自動控制系統中的速度控制器，用于控制電機的轉速，滿足特定的動態和穩態性能指標。13、設計一個智能電表的通信接口電路，能夠與上位機進行數據通信，包括接口類型選擇和電路設計。14、設計一個基于STM32的無刷直流電機驅動系統，采用FOC控制算法，實現精確調速和位置控制，給出系統組成和軟件流程。15、考慮到一個文件系統的目錄結構管理，需要快速查找、插入和刪除文件和文件夾，并能夠方便地遍歷整個目錄層次。以下哪種數據結構適合用于實現文件系統的目錄結構？（）A.三叉樹B.四叉樹C.N叉樹D.線段樹16、考慮一個在線游戲的玩家排行榜系統，需要根據玩家的得分實時更新排名，并且能夠快速獲取前幾名的玩家信息。以下哪種數據結構和算法的組合可能是最合適的？（）A.用數組存儲玩家信息，每次更新進行全排序B.構建大根堆來存儲玩家得分，便于獲取前幾名C.利用鏈表存儲，通過比較逐個更新排名D.使用二叉搜索樹，根據得分進行排序和查找17、在一個股票交易系統中，需要實時記錄每只股票的價格變化，并能夠快速計算某一時間段內的股票價格均值和波動率。為了支持這些功能，以下哪種數據結構可能是合適的？（）A.滑動窗口結合隊列B.雙端隊列結合堆C.優先隊列結合棧D.鏈表結合樹18、設計一個數字通信系統中前向糾錯編碼（FEC）的性能評估和優化方案，分析編碼增益和復雜度。19、設計一個低通有源濾波器電路，截止頻率為2kHz，通帶增益為2倍，通帶波紋小于0.8dB，阻帶衰減不小于40dB，輸入信號頻率范圍為0-5kHz。20、利用模擬電路技術，設計一個用于激光打印機的高壓電源電路，為激光發生器提供穩定的高壓。21、在一個有序數組中，使用二分查找查找一個特定元素，如果查找失敗，最終比較次數與數組長度n的關系是：（）A.比較次數小于等于log?(n+1)B.比較次數等于nC.比較次數小于等于n/2D.比較次數小于等于n-122、設計一個基于數字圖像處理的目標跟蹤系統，能夠在視頻中實時跟蹤特定目標的運動軌跡。23、設計一個溫度控制系統擴展電路，能夠增加溫度控制的精度和穩定性，并且具有遠程控制功能。24、在一個有向圖中，若存在頂點v到頂點u的路徑，同時也存在u到v的路徑，則稱該圖具有？（）A.強連通性B.弱連通性C.單向連通性D.以上都不對25、設計一個基于PLC的自動化生產線物流輸送系統，實現物料的自動搬運、存儲和配送。26、設計一個簡單的通信基站發射機前端電路，工作頻率在900MHz，輸出功率為10W，給出射頻電路設計和功率放大器選型。27、設計一個簡單的雷達測距系統，能夠測量目標物體的距離，并顯示測量結果，分析其測量精度和誤差來源。28、對于一個經常需要在頭部和尾部進行插入和刪除操作的線性數據結構，假設我們正在設計一個程序來管理一個排隊系統。以下哪種數據結構最為合適？（）A.棧B.隊列C.雙端隊列D.循環隊列29、在數據結構的教學中，案例分析是一種有效的方法。以下關于案例分析的描述，不準確的是：（）A.選擇實際的應用案例，如學生成績管理系統、圖書管理系統等，展示數據結構的應用B.通過對案例的分析，讓學生理解如何根據需求選擇合適的數據結構和算法C.案例分析可以幫助學生將抽象的數據結構概念與具體的問題解決聯系起來D.案例分析只適用于簡單的數據結構，對于復雜的數據結構和算法不適用30、設計一個基于FPGA的圖像邊緣檢測系統，能夠對輸入的灰度圖像進行邊緣檢測，并輸出邊緣圖像。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某醫院的病歷管理系統需要對患者的病歷信息進行高效存儲和檢索。病歷信息包括患者編號、姓名、病癥、治療方案、主治醫師等。考慮使用B樹或B+樹來存儲這些信息。請設計數據結構并實現以下功能：（1）插入一個新的病歷；（2）刪除一個指定的病歷；（3）根據患者編號快速查找病歷；（4）按病癥對病歷進行排序并輸出。分析所設計數據結構和算法的性能。2、（本題5分）一個電商網站的推薦系統需要根據用戶的瀏覽歷史和購買行為為用戶推薦相關商品。用戶的行為數據以字符串的形式存儲，使用后綴樹來處理這些數據。請設計算法實現以下功能：（1）查找具有相似瀏覽歷史的用戶；（2）根據用戶的當前瀏覽行為預測可能感興趣的商品；（3）更新用戶的行為數據；（4）處理大量用戶數據時，如何優化后綴樹的性能。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。3、（本題5分）某電商平臺需要對用戶的購買記錄進行分析，以發現用戶的購買偏好和趨勢。購買記錄存儲在一個大型數據庫中，設計一種合適的數據結構和算法，能夠高效地統計每個用戶購買不同商品的次數，并找出最受歡迎的商品類別和品牌。4、（本題5分）某電商平臺的客戶評價系統需要記錄客戶對商品的評價內容、評價星級、評價時間等信息。請設計數據結構來存儲和管理這些評價數據，支持按商品、評價時間、評價星級等條件進行查詢和統計，能夠快速獲取熱門商品的評價信息和客戶的總體滿意度。5、（本題5分）某醫院的信息系統需要存儲患者的病歷信息，包括基本信息、診斷結果、治療方案、用藥記錄等。設計一種數據結構，能夠方便地按照患者編號、疾病類型或治療時間進行查詢和統計，并支持新病歷的錄入和舊病歷的修改。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）分析在字符串匹配中，如何利用位運算提高匹配速度。2、（本題5分）詳細說明拓撲排序的概念和算法步驟，分析其在工程領域中的應用場景和意義。3、（本題5分）論述如何在二叉搜索樹中進行插入、刪除和查找操作，以及如何保持其平衡以提高性能。4、（本題5分）解釋線段樹在處理動