武昌首义学院《数据可视化基础实验》2023-2024学年第一学期期末试卷

站名：站名：年级专业：姓名：学号：凡年级专业、姓名、学号错写、漏写或字迹不清者，成绩按零分记。…………密………………封………………线…………第1页，共1页武昌首义学院《数据可视化基础实验》

2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、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、设计一个基于运算放大器的音频放大器电路，要求输入阻抗不小于10kΩ，输出功率不小于10W，总谐波失真小于1%。2、设计一个模拟电子琴的电路，能够通过按键产生不同频率的声音，模拟钢琴的基本音阶。3、对于有向图，其拓扑排序是一种重要的操作。以下关于拓扑排序的描述，错误的是（）A.结果不一定唯一B.可以用于判断有向图是否存在环C.若存在环，则无法进行拓扑排序D.拓扑排序的结果是一个有序的节点序列，反映了节点之间的先后关系4、假设要设计一个算法来计算表达式的值，例如“(2+3)*4-5”，需要一种数据结构来存储操作数和运算符，并按照正确的顺序进行计算。以下哪种数据结构可能是最合适的？（）A.队列，先进先出，难以处理表达式的优先级B.栈，能够方便地处理运算符的优先级和计算顺序C.数组，存储固定数量的元素，不利于表达式的灵活计算D.哈希表，主要用于快速查找，不适合表达式的计算5、在一个长度为n的字符串中，使用朴素的模式匹配算法查找一个长度为m的子串，其最坏情况下的时间复杂度为：（）A.O(n)B.O(m)C.O(nm)D.O(n+m)6、设计一个数字频率计自动测量电路，能够自动测量输入信号的频率，并将测量结果显示出来。7、设计一个基于数字信号处理的音频降噪耳机系统，有效降低环境噪声对音频的干扰。8、在数据结构中，查找操作也是常见的操作之一。顺序查找适用于无序数组，其平均时间复杂度为：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(logn)D.O(1)9、设计一个低通数字滤波器，截止频率为500Hz，采样频率为2kHz，采用窗函数法进行设计。10、设计一个基于霍尔传感器的电机转速测量系统，能够准确测量电机的转速，并将转速数据实时显示。11、设计一个基于数字逻辑的抢答器系统，能够准确判断多个选手的抢答顺序，并进行显示和报警。12、队列可以用于实现广度优先搜索算法，以下关于队列在该算法中的作用，描述不正确的是：（）A.队列用于存储待扩展的节点，按照先进先出的顺序进行扩展B.队列可以保证搜索的广度优先性，即先访问距离起始节点近的节点C.队列在搜索过程中不需要进行任何操作，只在开始和结束时使用D.队列的容量大小对搜索的效率和结果没有影响13、当处理一个具有层次结构的数据，例如文件系统中的目录和文件，以下哪种数据结构能够清晰地表示这种关系并方便地进行遍历？（）A.栈B.队列C.树D.链表14、对于一个具有n个节点的二叉搜索树，其平均查找长度的期望值在什么量级？（）A.O(1)B.O(logn)C.O(n)D.O(nlogn)15、链表是一种常见的链式存储结构。对于单链表，以下关于其特点的描述，错误的是（）A.插入和删除操作不需要移动大量元素，只需修改指针B.可以方便地实现随机访问，时间复杂度为O(1)C.存储空间不必连续，便于动态分配D.查找某一特定位置的元素，需要从头开始遍历，时间复杂度为O(n)二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）论述在选择排序中，每一轮选择最小元素的过程以及其时间复杂度。2、（本题5分）深入探讨在一个具有n个元素的小根堆中，如何使用堆来实现优先队列的功能。3、（本题5分）论述如何使用分治法解决找第k小元素的随机化算法。4、（本题5分）论述AVL树的旋转操作对树的高度和平衡的影响。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某城市的公共交通卡管理系统需要记录用户的卡信息和消费记录，卡信息包括卡号、用户姓名、余额等，消费记录包括卡号、消费时间、消费金额、消费地点。请设计数据结构来存储这些数据，实现卡的充值、消费查询、余额提醒，并统计不同地点的消费情况。2、（本题5分）某电商仓库的货物管理系统需要记录货物的信息，包括货物编号、货物名称、货物类别、库存数量、存放位置等。请设计数据结构来存储货物数据，实现货物的快速查找、库存盘点、位置调整，并统计各类货物的库存数量。3、（本题5分）某医院的医生排班管理系统需要存储医生的排班信息，如医生编号、医生姓名、科室、排班日期、上班时间、下班时间等。系统要支持快速查找特定医生的排班、按照上班时间对排班进行排序、新增排班、修改排班以及删除排班。请设计合理的数据结构和算法，并提供代码实现和性能分析。4、（本题5分）一个在线考试系统需要对考生的答题情况和成绩进行管理。考生信息包括考生编号、姓名、答题记录、成绩等。这些信息以伸展树的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）插入新考生的答题情况和成绩；（2）根据成绩查找考生排名；（3）修改考生的答题记录和成绩；（4）删除缺考考生的信息。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。5、（本题5分）一个文件系统需要对文件和目录进行高效管理。文件和目录信息以树形结构存储。请设计算法实现以下功能：（1）创建一个新目录或文件；（2）删除一个指定的目录或文件；（3）查找指定文件或目录的位置；（4）遍历整个文件系统并输出目录和文件结构。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4个小题，共40分)1、（本题10分）以哈希表为基础，设计一个在线游戏道具管理系统，能够快速查询和更新道具信息。2、（本题10分）设计一个数