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…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁鄭州城市職業學院

《數據可視化與分析》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據進行頻繁的隨機訪問和插入操作的數據結構。以下哪種數據結構可能在性能上表現較好？（）A.數組B.鏈表C.哈希表D.棧2、根據傳感器原理，設計一個用于智能家居的人體紅外感應系統，能夠實現自動開燈、關空調等智能控制。3、在數據結構中，數組是一種常見的存儲結構。關于數組的特點和應用，以下描述不正確的是（）A.數組的元素在內存中是連續存儲的，便于隨機訪問B.數組的大小在定義后通常不能改變C.二維數組在內存中是按行優先或列優先的順序存儲的D.數組只能用于存儲相同類型的數據，不能存儲不同類型的數據4、設計一個基于PLC的流水線控制系統，能夠實現產品的自動輸送、加工、檢測和包裝等操作。5、設計一個基于LoRa技術的遠程無線數據傳輸系統，實現遠距離的數據通信，描述系統的硬件組成和軟件協議。6、設計一個通信系統復用設備，能夠實現時分復用、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據結構，與數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的存儲空間，因此不會出現存儲空間浪費的情況，且其內存使用效率總是高于數組8、設計一個基于光電編碼器的位移測量系統，能夠準確測量物體的直線位移，并進行數據顯示和記錄。9、插入排序在小規模數據時性能較好。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，需要根據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，以下哪種數據結構能夠有效地支持排名的動態更新和高效查詢？（）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光電路，能夠根據環境光照強度和交通流量自動調節路燈的亮度，實現智能調光。12、設計一個基于FPGA的數字濾波器，實現低通、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解決一個涉及大量數據處理和復雜邏輯的問題。在選擇數據結構時，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.代碼實現的難度D.數據結構的通用性14、設計一個基于數字邏輯的電梯控制系統，實現電梯的上下運行、樓層停靠和超重報警等功能。15、設計一個高速串行通信系統，采用PCIe接口，傳輸速率達到10Gbps，說明硬件實現和協議棧。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、根據數字信號處理知識，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的數字信號解調系統，支持常見的調制方式（如QPSK、16QAM等）的解調。19、隊列是另一種特殊的線性結構，遵循先進先出的原則。假設一個系統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.隊列可以用于實現廣度優先搜索算法B.循環隊列可以有效地解決普通隊列可能出現的假溢出問題C.入隊和出隊操作的時間復雜度均為O(1)D.隊列的存儲結構只能是數組，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，實現高效充電和電能轉換。二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋數據結構中棧的應用場景，如表達式求值、函數調用等，并說明其原理。2、（本題5分）詳細說明如何在一個有序數組中進行二分查找的遞歸實現，給出算法步驟和實現代碼，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）論述并查集的數據結構和操作，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，利用數組實現堆排序的優化版本，提高排序效率并展示過程和結果。2、（本題5分）設計一個算法，利用鏈表實現一個隊列，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點，并進行必要的平衡調整。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）一個大型企業的人力資源管理系統需要存儲員工的基本信息、工作經歷、培訓記錄和績效考核等。設計數據結構來組織這些數據，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、促銷結束時間等。系統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、結束促銷商品活動。請設計合適的數據結構和算法，并給出代碼實現和性能評估。3、（本題10分）某電商平臺的優惠券發放系統需要對優惠券的類型、面額、使用條件和發放記錄進行管理。優惠券信