鄭州城市職業(yè)學院《數(shù)據(jù)可視化與分析》2023-2024學年第一學期期末試卷

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(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁鄭州城市職業(yè)學院

《數(shù)據(jù)可視化與分析》2023-2024學年第一學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1分，共20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、對于一個需要對一組數(shù)據(jù)進行頻繁的隨機訪問和插入操作的數(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2、根據(jù)傳感器原理，設計一個用于智能家居的人體紅外感應系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動開燈、關空調(diào)等智能控制。3、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，數(shù)組是一種常見的存儲結(jié)構(gòu)。關于數(shù)組的特點和應用，以下描述不正確的是（）A.數(shù)組的元素在內(nèi)存中是連續(xù)存儲的，便于隨機訪問B.數(shù)組的大小在定義后通常不能改變C.二維數(shù)組在內(nèi)存中是按行優(yōu)先或列優(yōu)先的順序存儲的D.數(shù)組只能用于存儲相同類型的數(shù)據(jù)，不能存儲不同類型的數(shù)據(jù)4、設計一個基于PLC的流水線控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的自動輸送、加工、檢測和包裝等操作。5、設計一個基于LoRa技術的遠程無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)遠距離的數(shù)據(jù)通信，描述系統(tǒng)的硬件組成和軟件協(xié)議。6、設計一個通信系統(tǒng)復用設備，能夠?qū)崿F(xiàn)時分復用、頻分復用或波分復用功能，分析復用效率和資源利用率。7、鏈表是另一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，與數(shù)組相比具有不同的特點。以下關于鏈表的描述，不正確的是：（）A.鏈表中的元素通過指針鏈接在一起，存儲位置可以是不連續(xù)的，插入和刪除操作只需修改指針，效率較高B.單向鏈表只能從表頭向表尾遍歷，而雙向鏈表可以從表頭和表尾雙向遍歷，更加靈活C.鏈表的查找操作需要從頭節(jié)點依次遍歷，效率相對較低，但在不知道元素位置的情況下仍能進行插入和刪除D.鏈表不需要預先分配連續(xù)的存儲空間，因此不會出現(xiàn)存儲空間浪費的情況，且其內(nèi)存使用效率總是高于數(shù)組8、設計一個基于光電編碼器的位移測量系統(tǒng)，能夠準確測量物體的直線位移，并進行數(shù)據(jù)顯示和記錄。9、插入排序在小規(guī)模數(shù)據(jù)時性能較好。以下關于插入排序的描述，正確的是（）A.對于近乎有序的數(shù)組，效率很高B.最壞情況下的時間復雜度為O(nlogn)C.平均情況下的時間復雜度為O(n^2)D.是一種空間復雜度較高的排序算法10、考慮到一個在線游戲的排行榜系統(tǒng)，需要根據(jù)玩家的得分實時更新排名，并能夠快速獲取前幾名玩家的信息。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠有效地支持排名的動態(tài)更新和高效查詢？（）A.平衡二叉樹B.斐波那契堆C.完全二叉樹D.伸展樹11、設計一個太陽能路燈控制器智能調(diào)光電路，能夠根據(jù)環(huán)境光照強度和交通流量自動調(diào)節(jié)路燈的亮度，實現(xiàn)智能調(diào)光。12、設計一個基于FPGA的數(shù)字濾波器，實現(xiàn)低通、高通、帶通和帶阻濾波功能，給出設計過程和資源利用分析。13、假設在一個算法競賽中，需要在有限的時間內(nèi)解決一個涉及大量數(shù)據(jù)處理和復雜邏輯的問題。在選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，以下哪個因素通常是最關鍵的考慮因素？（）A.空間復雜度B.時間復雜度C.代碼實現(xiàn)的難度D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的通用性14、設計一個基于數(shù)字邏輯的電梯控制系統(tǒng)，實現(xiàn)電梯的上下運行、樓層?？亢统貓缶裙δ堋?5、設計一個高速串行通信系統(tǒng)，采用PCIe接口，傳輸速率達到10Gbps，說明硬件實現(xiàn)和協(xié)議棧。16、設計一個基于運算放大器的比較器陣列電路，能夠同時比較多個輸入信號的大小。17、根據(jù)數(shù)字信號處理知識，設計一個視頻編碼解碼器，支持高清視頻的壓縮和解壓縮。18、設計一個基于FPGA的數(shù)字信號解調(diào)系統(tǒng)，支持常見的調(diào)制方式（如QPSK、16QAM等）的解調(diào)。19、隊列是另一種特殊的線性結(jié)構(gòu)，遵循先進先出的原則。假設一個系統(tǒng)中使用了隊列來處理任務。以下關于隊列的描述，哪一項是不正確的？（）A.隊列可以用于實現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索算法B.循環(huán)隊列可以有效地解決普通隊列可能出現(xiàn)的假溢出問題C.入隊和出隊操作的時間復雜度均為O(1)D.隊列的存儲結(jié)構(gòu)只能是數(shù)組，不能使用鏈表20、利用電力電子技術設計一個電動汽車充電樁的功率模塊，實現(xiàn)高效充電和電能轉(zhuǎn)換。二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中棧的應用場景，如表達式求值、函數(shù)調(diào)用等，并說明其原理。2、（本題5分）詳細說明如何在一個有序數(shù)組中進行二分查找的遞歸實現(xiàn)，給出算法步驟和實現(xiàn)代碼，并分析其時間復雜度和空間復雜度。3、（本題5分）解釋如何在一個字符串中進行模式匹配，如使用KMP算法，給出算法步驟和原理。4、（本題5分）論述并查集的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作，以及在解決集合合并和查詢問題中的應用。5、（本題5分）詳細說明在最小生成樹算法中，Prim算法和Kruskal算法在處理稀疏圖和稠密圖時的性能差異。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個程序，利用數(shù)組實現(xiàn)堆排序的優(yōu)化版本，提高排序效率并展示過程和結(jié)果。2、（本題5分）設計一個算法，利用鏈表實現(xiàn)一個隊列，模擬餐廳顧客的排隊就餐情況。3、（本題5分）設計一個算法，在一個圖中找出所有的橋和割點。4、（本題5分）設計一個算法，在一個平衡二叉樹中插入一個新節(jié)點，并進行必要的平衡調(diào)整。5、（本題5分）設計一個程序，計算給定有向圖中每個頂點的強連通分量大小，輸出大小。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一個大型企業(yè)的人力資源管理系統(tǒng)需要存儲員工的基本信息、工作經(jīng)歷、培訓記錄和績效考核等。設計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織這些數(shù)據(jù)，以便能夠快速地查詢員工信息、生成各類報表，并支持員工信息的更新和刪除操作。2、（本題10分）某超市的商品促銷管理系統(tǒng)需要存儲促銷商品的信息，如商品編號、商品名稱、促銷價格、促銷開始時間、促銷結(jié)束時間等。系統(tǒng)要支持快速查找特定促銷商品、按照促銷價格對商品進行排序、新增促銷商品、結(jié)束促銷商品活動。請設計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并給出代碼實現(xiàn)和性能評估。3、（本題10分）某電商平臺的優(yōu)惠券發(fā)放系統(tǒng)需要對優(yōu)惠券的類型、面額、使用條件和發(fā)放記錄進行管理。優(yōu)惠券信