安徽大學(xué)《數(shù)據(jù)可視化》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁安徽大學(xué)

《數(shù)據(jù)可視化》2022-2023學(xué)年第一學(xué)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25個小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、棧是一種特殊的線性表，其操作遵循后進(jìn)先出的原則。在實(shí)際應(yīng)用中，棧有著廣泛的用途。以下關(guān)于棧的敘述中，不正確的是（）A.?？梢杂糜诒磉_(dá)式求值B.棧可以用來實(shí)現(xiàn)遞歸函數(shù)的調(diào)用C.棧的存儲結(jié)構(gòu)只能是順序存儲D.棧頂元素是最后入棧的元素，也是最先出棧的元素2、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，圖算法有著廣泛的用途。假設(shè)我們正在使用圖算法解決問題。以下關(guān)于圖算法的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.最短路徑算法（如Dijkstra算法和Floyd算法）可以用于求解圖中兩點(diǎn)之間的最短路徑B.最小生成樹算法（如Prim算法和Kruskal算法）可以用于構(gòu)建圖的最小代價連通子圖C.拓?fù)渑判蛩惴梢杂糜谂袛嘁粋€有向圖是否存在環(huán)D.所有的圖算法的時間復(fù)雜度都相同，與圖的類型和規(guī)模無關(guān)3、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，?？梢杂糜诒磉_(dá)式求值。以下關(guān)于棧在表達(dá)式求值中的應(yīng)用，說法不正確的是（）A.可以將中綴表達(dá)式轉(zhuǎn)換為后綴表達(dá)式，然后利用棧進(jìn)行求值B.棧可以保存操作數(shù)和運(yùn)算符，按照運(yùn)算規(guī)則進(jìn)行計(jì)算C.對于復(fù)雜的表達(dá)式，棧的使用可以簡化求值過程D.棧在表達(dá)式求值中只能用于中綴表達(dá)式，不能用于后綴表達(dá)式4、設(shè)計(jì)一個基于傳感器的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測環(huán)境中的煙霧濃度和溫度，當(dāng)達(dá)到報(bào)警閾值時發(fā)出聲光報(bào)警信號。5、設(shè)計(jì)一個LED調(diào)光電路，能夠調(diào)節(jié)LED燈的亮度，調(diào)光范圍為0%到100%，并且具有記憶功能。6、設(shè)計(jì)一個基于DSP的圖像壓縮系統(tǒng)，能夠?qū)Σ噬珗D像進(jìn)行有損壓縮，壓縮比達(dá)到10:1，闡述算法原理和代碼實(shí)現(xiàn)。7、假設(shè)正在實(shí)現(xiàn)一個電話號碼簿程序，需要快速根據(jù)姓名查找對應(yīng)的電話號碼。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最有效的？（）A.二叉搜索樹，進(jìn)行姓名查找B.冒泡排序后的數(shù)組，順序查找C.哈希表，直接定位電話號碼D.插入排序后的數(shù)組，二分查找8、設(shè)計(jì)一個低通橢圓濾波器電路，截止頻率為1kHz，通帶波紋小于0.5dB，阻帶衰減不小于60dB，輸入信號頻率范圍為0-5kHz。9、在鏈表這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)通過指針相互連接。假設(shè)需要頻繁地在鏈表的頭部或中間插入和刪除元素。以下哪種鏈表結(jié)構(gòu)可能是最合適的選擇（）A.單向鏈表B.雙向鏈表C.循環(huán)鏈表D.靜態(tài)鏈表10、設(shè)計(jì)一個基于音頻功率放大器的舞臺音響系統(tǒng)，輸出功率不小于500W，具備音效調(diào)節(jié)功能。11、假設(shè)正在開發(fā)一個文本編輯軟件，需要能夠快速地對輸入的文本進(jìn)行插入、刪除和查找操作。同時，要能夠高效地實(shí)現(xiàn)文本的回退和重做功能。為了滿足這些需求，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.順序表，存儲文本數(shù)據(jù)，操作簡單直接B.雙向鏈表，方便在任意位置進(jìn)行插入和刪除C.棧，用于實(shí)現(xiàn)回退和重做功能D.散列表，快速查找文本中的特定字符或字符串12、對于一個具有n個元素的有序數(shù)組，采用二分查找算法查找一個特定元素，其最壞情況下的比較次數(shù)為（）A.log?nB.nC.n/2D.log?n-113、設(shè)計(jì)一個智能水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測水質(zhì)參數(shù)如pH值、溶解氧等，并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和分析，闡述系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件功能。14、設(shè)計(jì)一個基于單片機(jī)的水位控制系統(tǒng)，能夠自動控制水泵的啟停，保持水位在設(shè)定范圍內(nèi)。15、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個自動售貨機(jī)的控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)貨幣識別、商品選擇和找零功能。16、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)一個用于環(huán)境監(jiān)測的空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)，能夠檢測多種污染物的濃度。17、考慮到一個文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合用于實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)？（）A.三叉樹B.四叉樹C.N叉樹D.線段樹18、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個公交換乘系統(tǒng)，需要存儲各個公交站點(diǎn)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(jié)構(gòu)和算法可能是最有用的？（）A.圖結(jié)構(gòu)，結(jié)合迪杰斯特拉算法求解最短路徑B.樹結(jié)構(gòu)，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(diǎn)之間的連接19、設(shè)計(jì)一個音頻放大器擴(kuò)展電路，能夠增加放大器的輸出功率和音質(zhì)，并且具有失真檢測功能。20、字符串在計(jì)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(xiàng)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(shí)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21、設(shè)計(jì)一個基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和定位控制功能。22、設(shè)計(jì)一個基于光電二極管的光強(qiáng)度測量系統(tǒng)，能夠?qū)崟r測量環(huán)境光的強(qiáng)度，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和存儲。23、鏈表是一種常見的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)。對于單鏈表，以下關(guān)于其特點(diǎn)的描述，錯誤的是（）A.插入和刪除操作不需要移動大量元素，只需修改指針B.可以方便地實(shí)現(xiàn)隨機(jī)訪問，時間復(fù)雜度為O(1)C.存儲空間不必連續(xù)，便于動態(tài)分配D.查找某一特定位置的元素，需要從頭開始遍歷，時間復(fù)雜度為O(n)24、設(shè)計(jì)一個基于555定時器的脈沖發(fā)生器電路，能夠產(chǎn)生頻率在1Hz-100kHz范圍內(nèi)可調(diào)，占空比在10%-90%范圍內(nèi)可調(diào)的矩形脈沖。25、設(shè)計(jì)一個數(shù)字圖像處理中圖像特征提取和分類系統(tǒng)，分析特征的有效性和分類準(zhǔn)確率。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）論述在二叉搜索樹的迭代器實(shí)現(xiàn)中，如何按照中序遍歷的順序訪問節(jié)點(diǎn)。2、（本題5分）詳細(xì)論述在利用二叉樹進(jìn)行先序線索化的過程中，如何建立線索和遍歷線索二叉樹，并給出相應(yīng)的算法步驟和代碼示例。3、（本題5分）對于一個具有n個元素的數(shù)組，如何使用快速排序算法進(jìn)行原地排序？4、（本題5分）詳細(xì)闡述桶排序在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時的優(yōu)化策略。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）構(gòu)建一個算法，在一個有向圖中找出所有頂點(diǎn)的可達(dá)集。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，模擬一個酒店的客房服務(wù)需求信息管理系統(tǒng)，能夠及時處理客人的服務(wù)請求。3、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個算法，計(jì)算無向圖的連通分量數(shù)量，并輸出每個連通分量的節(jié)點(diǎn)。4、（本題5分）研究線段樹在處理動態(tài)插入和刪除區(qū)間時的困難，提出解決方案。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個算法，對一個二叉排序樹進(jìn)行中序遍歷的非遞歸實(shí)現(xiàn)。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某電商平臺的優(yōu)惠券管理系統(tǒng)需要存儲優(yōu)惠券信息，如優(yōu)惠券編號、優(yōu)惠金額、使用條件、有效期等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定優(yōu)惠券、按照優(yōu)惠金額對優(yōu)惠券進(jìn)行排序、發(fā)放優(yōu)惠券、使用優(yōu)惠券以及刪除過期優(yōu)惠券。請選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述實(shí)現(xiàn)這些功能的算法和代碼，以及性能考量。2、（本題10分）一個視頻網(wǎng)站需要對用戶的觀看歷史和偏好進(jìn)行分析，以提供個性化的推薦。用戶的觀看歷史以字典樹的形式存儲。請?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）根據(jù)用戶的觀看歷史推薦相關(guān)視頻；（2）統(tǒng)計(jì)用戶觀看某類