琼台师范学院《数据可视化》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《数据可视化》2021-2022学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在一个需要频繁合并和查找集合元素所属集合的场景中，例如在图像处理中合并相似的区域，以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.并查集，能够高效地进行集合的合并和查找B.二叉搜索树，主要用于元素的查找和排序C.图，用于表示复杂的关系，对于简单的集合操作可能过于复杂D.链表，合并和查找操作效率较低2、设计一个基于形态学处理的图像边缘检测系统，分析处理效果和算法复杂度。3、设计一个简单的工业机器人运动控制系统，实现机器人的轨迹规划和运动控制，阐述系统的控制算法和硬件实现。4、采用模拟电子技术设计一个电压跟随器，提高电路的输入阻抗和输出稳定性。5、设计一个基于数字图像处理的车牌识别停车场管理系统，实现车辆的自动识别和出入管理。6、设计一个数字信号处理系统，能够对语音信号进行降噪处理，给出系统的硬件架构和软件算法实现。7、设计一个基于ZigBee技术的智能农业环境监测系统，能够实时监测土壤湿度、温度、酸碱度等参数。8、设计一个基于运算放大器的音频功率放大器，能够驱动一定阻抗的扬声器，输出足够的功率且具有较小的失真。9、设计一个基于PLC的电梯控制系统，能够实现电梯的上升、下降、停靠、开门、关门等功能，并具备超载报警和故障诊断功能。10、设计一个LED点阵显示屏电路，能够显示文字和图形，显示颜色为红色和绿色。11、设计一个基于运算放大器的比较器阵列电路，能够同时比较多个输入信号的大小。12、设计一个基于STM8的智能灌溉系统，能够根据土壤湿度自动控制灌溉设备，提供系统的硬件电路和软件控制逻辑。13、假设正在设计一个网络数据包过滤系统，需要根据数据包的源地址、目的地址、协议类型等信息进行快速的过滤和处理。以下哪种数据结构和算法的组合最适合实现数据包的高效过滤？（）A.决策树和分类算法B.位图和位运算C.图和最短路径算法D.数组和遍历算法14、使用数字信号处理技术设计一个音频滤波器，能够对输入的音频信号进行特定频率范围的滤波，如低通、高通或带通滤波。15、设计一个±5V转±15V的DC-DC电源变换电路，输出电流不小于0.2A，给出原理图和PCB布局。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）分析在字符串匹配中，如何利用后缀自动机提高匹配效率。2、（本题5分）论述在插入排序的改进算法中，如二分插入排序，如何提高插入效率。3、（本题5分）详细阐述在具有n个元素的链表中，如何实现链表的反转操作，并给出具体的算法步骤和代码实现。4、（本题5分）阐述队列在操作系统中的应用，如进程调度、消息队列等，并解释其作用。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某电商平台的商品推荐系统需要根据用户的浏览历史、购买记录和收藏行为为用户推荐相关商品。设计数据结构来存储和分析这些用户行为数据，实现个性化的商品推荐算法，能够实时更新推荐结果以适应用户兴趣的变化。2、（本题5分）一个在线健身课程平台需要管理课程视频、学员的学习进度、打卡记录和教练评价。设计数据结构来优化用户体验和课程管理。3、（本题5分）某高校的课程管理系统需要对课程的选课信息进行处理。选课信息包括课程编号、课程名称、授课教师、选课学生名单等。这些信息以队列和栈的组合形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）按照选课先后顺序输出选课学生名单；（2）撤销某个学生的选课；（3）统计每门课程的选课人数；（4）调整选课顺序，将优先选课的学生排在前面。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。4、（本题5分）一个电商仓库的库存管理系统需要对商品的库存数量和出入库记录进行管理。商品信息包括商品编号、名称、库存数量、出入库记录等。考虑使用静态链表来存储这些信息。请设计算法实现以下功能：（1）查询某种商品的库存数量；（2）商品入库时增加库存数量并记录；（3）商品出库时减少库存数量并记录；（4）统计库存数量低于预警值的商品种类。分析所设计算法的时间复杂度和空间复杂度。5、（本题5分）一家酒店的预订系统需要记录房间信息和预订记录，房间信息包括房间号、房间类型、价格、可预订状态，预订记录包括预订ID、房间号、入住时间、退房时间、客人姓名。请设计数据结构来管理预订数据，实现房间的快速预订、取消预订、查询房间可用性，并统计不同时间段的预订率。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个程序，使用邻接矩阵存储有向图，判断两个顶点之间是否存在边，并输出结果。2、（本题10分）使用顺序存储的方式设计一个循环队列，模拟实现火车站售票窗口的排队购票