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

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線(xiàn)…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)鄭州城市職業(yè)學(xué)院

《數(shù)據(jù)可視化與分析》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、對(duì)于一個(gè)需要對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行頻繁的隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)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(shè)計(jì)一個(gè)用于智能家居的人體紅外感應(yīng)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)開(kāi)燈、關(guān)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(jiàn)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。關(guān)于數(shù)組的特點(diǎn)和應(yīng)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(chǔ)的，便于隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)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(chǔ)的D.數(shù)組只能用于存儲(chǔ)相同類(lèi)型的數(shù)據(jù)，不能存儲(chǔ)不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的流水線(xiàn)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的自動(dòng)輸送、加工、檢測(cè)和包裝等操作。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于LoRa技術(shù)的遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(shè)計(jì)一個(gè)通信系統(tǒng)復(fù)用設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)分復(fù)用、頻分復(fù)用或波分復(fù)用功能，分析復(fù)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(diǎn)。以下關(guān)于鏈表的描述，不正確的是：（）A.鏈表中的元素通過(guò)指針鏈接在一起，存儲(chǔ)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(diǎn)依次遍歷，效率相對(duì)較低，但在不知道元素位置的情況下仍能進(jìn)行插入和刪除D.鏈表不需要預(yù)先分配連續(xù)的存儲(chǔ)空間，因此不會(huì)出現(xiàn)存儲(chǔ)空間浪費(fèi)的情況，且其內(nèi)存使用效率總是高于數(shù)組8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電編碼器的位移測(cè)量系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確測(cè)量物體的直線(xiàn)位移，并進(jìn)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(shí)性能較好。以下關(guān)于插入排序的描述，正確的是（）A.對(duì)于近乎有序的數(shù)組，效率很高B.最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)C.平均情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)D.是一種空間復(fù)雜度較高的排序算法10、考慮到一個(gè)在線(xiàn)游戲的排行榜系統(tǒng)，需要根據(jù)玩家的得分實(shí)時(shí)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(dòng)態(tài)更新和高效查詢(xún)？（）A.平衡二叉樹(shù)B.斐波那契堆C.完全二叉樹(shù)D.伸展樹(shù)11、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能路燈控制器智能調(diào)光電路，能夠根據(jù)環(huán)境光照強(qiáng)度和交通流量自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈的亮度，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)光。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字濾波器，實(shí)現(xiàn)低通、高通、帶通和帶阻濾波功能，給出設(shè)計(jì)過(guò)程和資源利用分析。13、假設(shè)在一個(gè)算法競(jìng)賽中，需要在有限的時(shí)間內(nèi)解決一個(gè)涉及大量數(shù)據(jù)處理和復(fù)雜邏輯的問(wèn)題。在選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，以下哪個(gè)因素通常是最關(guān)鍵的考慮因素？（）A.空間復(fù)雜度B.時(shí)間復(fù)雜度C.代碼實(shí)現(xiàn)的難度D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的通用性14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字邏輯的電梯控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電梯的上下運(yùn)行、樓層停靠和超重報(bào)警等功能。15、設(shè)計(jì)一個(gè)高速串行通信系統(tǒng)，采用PCIe接口，傳輸速率達(dá)到10Gbps，說(shuō)明硬件實(shí)現(xiàn)和協(xié)議棧。16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的比較器陣列電路，能夠同時(shí)比較多個(gè)輸入信號(hào)的大小。17、根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)視頻編碼解碼器，支持高清視頻的壓縮和解壓縮。18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)，支持常見(jiàn)的調(diào)制方式（如QPSK、16QAM等）的解調(diào)。19、隊(duì)列是另一種特殊的線(xiàn)性結(jié)構(gòu)，遵循先進(jìn)先出的原則。假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)中使用了隊(duì)列來(lái)處理任務(wù)。以下關(guān)于隊(duì)列的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.隊(duì)列可以用于實(shí)現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索算法B.循環(huán)隊(duì)列可以有效地解決普通隊(duì)列可能出現(xiàn)的假溢出問(wèn)題C.入隊(duì)和出隊(duì)操作的時(shí)間復(fù)雜度均為O(1)D.隊(duì)列的存儲(chǔ)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(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)電動(dòng)汽車(chē)充電樁的功率模塊，實(shí)現(xiàn)高效充電和電能轉(zhuǎn)換。二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中棧的應(yīng)用場(chǎng)景，如表達(dá)式求值、函數(shù)調(diào)用等，并說(shuō)明其原理。2、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明如何在一個(gè)有序數(shù)組中進(jìn)行二分查找的遞歸實(shí)現(xiàn)，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）解釋如何在一個(gè)字符串中進(jìn)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(xún)問(wèn)題中的應(yīng)用。5、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明在最小生成樹(shù)算法中，Prim算法和Kruskal算法在處理稀疏圖和稠密圖時(shí)的性能差異。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用數(shù)組實(shí)現(xiàn)堆排序的優(yōu)化版本，提高排序效率并展示過(guò)程和結(jié)果。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，利用鏈表實(shí)現(xiàn)一個(gè)隊(duì)列，模擬餐廳顧客的排隊(duì)就餐情況。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在一個(gè)圖中找出所有的橋和割點(diǎn)。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在一個(gè)平衡二叉樹(shù)中插入一個(gè)新節(jié)點(diǎn)，并進(jìn)行必要的平衡調(diào)整。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，計(jì)算給定有向圖中每個(gè)頂點(diǎn)的強(qiáng)連通分量大小，輸出大小。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）一個(gè)大型企業(yè)的人力資源管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)員工的基本信息、工作經(jīng)歷、培訓(xùn)記錄和績(jī)效考核等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)組織這些數(shù)據(jù)，以便能夠快速地查詢(xún)員工信息、生成各類(lèi)報(bào)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(xiāo)管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)促銷(xiāo)商品的信息，如商品編號(hào)、商品名稱(chēng)、促銷(xiāo)價(jià)格、促銷(xiāo)開(kāi)始時(shí)間、促銷(xiāo)結(jié)束時(shí)間等。系統(tǒng)要支持快速查找特定促銷(xiāo)商品、按照促銷(xiāo)價(jià)格對(duì)商品進(jìn)行排序、新增促銷(xiāo)商品、結(jié)束促銷(xiāo)商品活動(dòng)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并給出代碼實(shí)現(xiàn)和性能評(píng)估。3、（本題10分）某電商平臺(tái)的優(yōu)惠券發(fā)放系統(tǒng)需要對(duì)優(yōu)惠券的類(lèi)型、面額、使用條件和發(fā)放記錄進(jìn)行管理。優(yōu)惠券信