武昌首義學(xué)院《數(shù)據(jù)可視化基礎(chǔ)實驗》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁，共1頁武昌首義學(xué)院《數(shù)據(jù)可視化基礎(chǔ)實驗》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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(shè)計一個基于運算放大器的音頻放大器電路，要求輸入阻抗不小于10kΩ，輸出功率不小于10W，總諧波失真小于1%。2、設(shè)計一個模擬電子琴的電路，能夠通過按鍵產(chǎn)生不同頻率的聲音，模擬鋼琴的基本音階。3、對于有向圖，其拓?fù)渑判蚴且环N重要的操作。以下關(guān)于拓?fù)渑判虻拿枋?，錯誤的是（）A.結(jié)果不一定唯一B.可以用于判斷有向圖是否存在環(huán)C.若存在環(huán)，則無法進(jìn)行拓?fù)渑判駾.拓?fù)渑判虻慕Y(jié)果是一個有序的節(jié)點序列，反映了節(jié)點之間的先后關(guān)系4、假設(shè)要設(shè)計一個算法來計算表達(dá)式的值，例如“(2+3)*4-5”，需要一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲操作數(shù)和運算符，并按照正確的順序進(jìn)行計算。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.隊列，先進(jìn)先出，難以處理表達(dá)式的優(yōu)先級B.棧，能夠方便地處理運算符的優(yōu)先級和計算順序C.數(shù)組，存儲固定數(shù)量的元素，不利于表達(dá)式的靈活計算D.哈希表，主要用于快速查找，不適合表達(dá)式的計算5、在一個長度為n的字符串中，使用樸素的模式匹配算法查找一個長度為m的子串，其最壞情況下的時間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(m)C.O(nm)D.O(n+m)6、設(shè)計一個數(shù)字頻率計自動測量電路，能夠自動測量輸入信號的頻率，并將測量結(jié)果顯示出來。7、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理的音頻降噪耳機系統(tǒng)，有效降低環(huán)境噪聲對音頻的干擾。8、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，查找操作也是常見的操作之一。順序查找適用于無序數(shù)組，其平均時間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(logn)D.O(1)9、設(shè)計一個低通數(shù)字濾波器，截止頻率為500Hz，采樣頻率為2kHz，采用窗函數(shù)法進(jìn)行設(shè)計。10、設(shè)計一個基于霍爾傳感器的電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確測量電機的轉(zhuǎn)速，并將轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)實時顯示。11、設(shè)計一個基于數(shù)字邏輯的搶答器系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確判斷多個選手的搶答順序，并進(jìn)行顯示和報警。12、隊列可以用于實現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索算法，以下關(guān)于隊列在該算法中的作用，描述不正確的是：（）A.隊列用于存儲待擴展的節(jié)點，按照先進(jìn)先出的順序進(jìn)行擴展B.隊列可以保證搜索的廣度優(yōu)先性，即先訪問距離起始節(jié)點近的節(jié)點C.隊列在搜索過程中不需要進(jìn)行任何操作，只在開始和結(jié)束時使用D.隊列的容量大小對搜索的效率和結(jié)果沒有影響13、當(dāng)處理一個具有層次結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，例如文件系統(tǒng)中的目錄和文件，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠清晰地表示這種關(guān)系并方便地進(jìn)行遍歷？（）A.棧B.隊列C.樹D.鏈表14、對于一個具有n個節(jié)點的二叉搜索樹，其平均查找長度的期望值在什么量級？（）A.O(1)B.O(logn)C.O(n)D.O(nlogn)15、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.可以方便地實現(xiàn)隨機訪問，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)二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）論述在選擇排序中，每一輪選擇最小元素的過程以及其時間復(fù)雜度。2、（本題5分）深入探討在一個具有n個元素的小根堆中，如何使用堆來實現(xiàn)優(yōu)先隊列的功能。3、（本題5分）論述如何使用分治法解決找第k小元素的隨機化算法。4、（本題5分）論述AVL樹的旋轉(zhuǎn)操作對樹的高度和平衡的影響。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某城市的公共交通卡管理系統(tǒng)需要記錄用戶的卡信息和消費記錄，卡信息包括卡號、用戶姓名、余額等，消費記錄包括卡號、消費時間、消費金額、消費地點。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些數(shù)據(jù)，實現(xiàn)卡的充值、消費查詢、余額提醒，并統(tǒng)計不同地點的消費情況。2、（本題5分）某電商倉庫的貨物管理系統(tǒng)需要記錄貨物的信息，包括貨物編號、貨物名稱、貨物類別、庫存數(shù)量、存放位置等。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲貨物數(shù)據(jù)，實現(xiàn)貨物的快速查找、庫存盤點、位置調(diào)整，并統(tǒng)計各類貨物的庫存數(shù)量。3、（本題5分）某醫(yī)院的醫(yī)生排班管理系統(tǒng)需要存儲醫(yī)生的排班信息，如醫(yī)生編號、醫(yī)生姓名、科室、排班日期、上班時間、下班時間等。系統(tǒng)要支持快速查找特定醫(yī)生的排班、按照上班時間對排班進(jìn)行排序、新增排班、修改排班以及刪除排班。請設(shè)計合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供代碼實現(xiàn)和性能分析。4、（本題5分）一個在線考試系統(tǒng)需要對考生的答題情況和成績進(jìn)行管理?？忌畔忌幪?、姓名、答題記錄、成績等。這些信息以伸展樹的形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）插入新考生的答題情況和成績；（2）根據(jù)成績查找考生排名；（3）修改考生的答題記錄和成績；（4）刪除缺考考生的信息。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。5、（本題5分）一個文件系統(tǒng)需要對文件和目錄進(jìn)行高效管理。文件和目錄信息以樹形結(jié)構(gòu)存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）創(chuàng)建一個新目錄或文件；（2）刪除一個指定的目錄或文件；（3）查找指定文件或目錄的位置；（4）遍歷整個文件系統(tǒng)并輸出目錄和文件結(jié)構(gòu)。分析所設(shè)計算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。四、設(shè)計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）以哈希表為基礎(chǔ)，設(shè)計一個在線游戲道具管理系統(tǒng)，能夠快速查詢和更新道具信息。2、（本題10分）設(shè)計一個數(shù)