西安交通大学城市学院《数据可视化》2023-2024学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页西安交通大学城市学院《数据可视化》

2023-2024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2分，共30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、设计一个基于模拟开关和运放的音频混音系统，实现多个音频信号的混合输出。2、设计一个高通数字滤波器，截止频率为1kHz，采样频率为4kHz，采用双线性变换法进行设计。3、设计一个基于FPGA的图像旋转系统，能够对输入图像进行90度、180度和270度旋转，说明算法和硬件实现。4、在一个用数组实现的小顶堆中，删除堆顶元素后，为了保持堆的性质，需要进行的调整操作的时间复杂度为？（）A.O(1)B.O(logn)C.O(n)D.O(nlogn)5、堆是一种特殊的树形数据结构，常用于实现优先队列。以下关于堆的描述，错误的是：（）A.大顶堆中每个节点的值都大于或等于其子节点的值，小顶堆则相反B.可以用数组来实现堆，通过计算索引可以方便地进行堆的操作C.堆排序利用堆的特性，将数组构建成堆，然后依次取出堆顶元素得到排序结果D.堆的插入和删除操作的时间复杂度都为O(logn)，且堆的空间复杂度总是高于其他线性数据结构6、设计一个音频滤波器电路，能够对输入的音频信号进行低通、高通、带通和带阻滤波，滤波频率可调节。7、设计一个模拟信号的滤波电路，能够有效地滤除特定频率范围内的噪声，如低通、高通、带通或带阻滤波器。8、在树型数据结构中，二叉树是一种重要的类型。以下关于满二叉树的描述，不正确的是（）A.每一层上的节点数都达到最大值B.叶子节点都在最底层C.满二叉树一定是完全二叉树D.满二叉树的节点总数一定是奇数9、设计一个基于运算放大器的电流源电路，输出电流稳定，精度高，可调节范围宽。10、假设正在开发一个文件压缩软件，需要对文件中的重复数据进行识别和压缩。为了有效地查找和处理重复的数据段，以下哪种数据结构可能是最关键的？（）A.并查集，用于合并重复的数据段B.线段树，统计数据段的出现频率C.字典，存储已经出现过的数据段D.拓扑排序，确定数据段的处理顺序11、选择排序是另一种常见的排序算法。以下关于选择排序的说法中，不正确的是（）A.选择排序每次从待排序序列中选择最小（或最大）的元素放到已排序序列的末尾B.选择排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)C.选择排序的空间复杂度为O(1)D.选择排序是一种稳定的排序算法12、设计一个基于FPGA的图像边缘检测系统，能够对输入的灰度图像进行实时边缘检测，采用Sobel算子，给出硬件架构和Verilog代码实现。13、设计一个基于蓝牙低能耗（BLE）技术的智能手环通信系统，实现与手机的数据交互和健康监测功能。14、以下哪种数据结构适合用于实现LRU（最近最少使用）页面置换算法？（）A.队列B.栈C.哈希表D.双向链表15、设计一个基于单片机的电子秤系统，能够测量物体的重量，并具有去皮、计价等功能。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）解释图的连通性概念，以及如何判断一个图是否连通。2、（本题5分）论述如何在一个无序数组中查找前k大的元素，给出高效的算法思路和实现。3、（本题5分）在图的存储中，如何处理动态图？有哪些数据结构和算法适用于动态图的更新和查询？三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线图书评论系统需要存储用户对图书的评论内容、评分和点赞数。设计数据结构来展示热门评论和最新评论，并支持评论的搜索和排序。2、（本题5分）某电商平台的商家管理系统需要存储商家的信息，如商家编号、商家名称、主营商品、信誉评级、销售额等。系统要能够快速查找特定商家、按照销售额对商家进行排序、新增商家、修改商家信息、对违规商家进行处理。请设计合适的数据结构和算法，并给出代码实现和性能评估。3、（本题5分）某学校的图书馆管理系统需要记录大量的图书信息，包括图书编号、书名、作者、出版社、出版年份、馆藏数量、借阅状态等。请为该系统设计数据结构，能够快速查找特定图书、按作者或出版社分类查询、统计热门图书，并支持新书的入库和旧书的删除操作。4、（本题5分）一个在线投票系统需要对投票项目和投票人的选择进行管理。投票项目信息包括项目编号、项目名称、选项等，投票人信息包括投票人编号、选择的选项等。这些信息以线段树的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）统计某个投票项目各个选项的票数；（2）新增一个投票项目；（3）修改投票人的选择；（4）查询票数最多的选项。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。5、（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。四、设计题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个程序，利用斐波那契堆实现一个高效的任务调度系统，按照任务的优先级进行