郑州城市职业学院《数据可视化与分析》2023-2024学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页郑州城市职业学院

《数据可视化与分析》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20个小题，每小题1分，共20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、对于一个需要对一组数据进行频繁的随机访问和插入操作的数据结构。以下哪种数据结构可能在性能上表现较好？（）A.数组B.链表C.哈希表D.栈2、根据传感器原理，设计一个用于智能家居的人体红外感应系统，能够实现自动开灯、关空调等智能控制。3、在数据结构中，数组是一种常见的存储结构。关于数组的特点和应用，以下描述不正确的是（）A.数组的元素在内存中是连续存储的，便于随机访问B.数组的大小在定义后通常不能改变C.二维数组在内存中是按行优先或列优先的顺序存储的D.数组只能用于存储相同类型的数据，不能存储不同类型的数据4、设计一个基于PLC的流水线控制系统，能够实现产品的自动输送、加工、检测和包装等操作。5、设计一个基于LoRa技术的远程无线数据传输系统，实现远距离的数据通信，描述系统的硬件组成和软件协议。6、设计一个通信系统复用设备，能够实现时分复用、频分复用或波分复用功能，分析复用效率和资源利用率。7、链表是另一种重要的数据结构，与数组相比具有不同的特点。以下关于链表的描述，不正确的是：（）A.链表中的元素通过指针链接在一起，存储位置可以是不连续的，插入和删除操作只需修改指针，效率较高B.单向链表只能从表头向表尾遍历，而双向链表可以从表头和表尾双向遍历，更加灵活C.链表的查找操作需要从头节点依次遍历，效率相对较低，但在不知道元素位置的情况下仍能进行插入和删除D.链表不需要预先分配连续的存储空间，因此不会出现存储空间浪费的情况，且其内存使用效率总是高于数组8、设计一个基于光电编码器的位移测量系统，能够准确测量物体的直线位移，并进行数据显示和记录。9、插入排序在小规模数据时性能较好。以下关于插入排序的描述，正确的是（）A.对于近乎有序的数组，效率很高B.最坏情况下的时间复杂度为O(nlogn)C.平均情况下的时间复杂度为O(n^2)D.是一种空间复杂度较高的排序算法10、考虑到一个在线游戏的排行榜系统，需要根据玩家的得分实时更新排名，并能够快速获取前几名玩家的信息。在这种情况下，以下哪种数据结构能够有效地支持排名的动态更新和高效查询？（）A.平衡二叉树B.斐波那契堆C.完全二叉树D.伸展树11、设计一个太阳能路灯控制器智能调光电路，能够根据环境光照强度和交通流量自动调节路灯的亮度，实现智能调光。12、设计一个基于FPGA的数字滤波器，实现低通、高通、带通和带阻滤波功能，给出设计过程和资源利用分析。13、假设在一个算法竞赛中，需要在有限的时间内解决一个涉及大量数据处理和复杂逻辑的问题。在选择数据结构时，以下哪个因素通常是最关键的考虑因素？（）A.空间复杂度B.时间复杂度C.代码实现的难度D.数据结构的通用性14、设计一个基于数字逻辑的电梯控制系统，实现电梯的上下运行、楼层停靠和超重报警等功能。15、设计一个高速串行通信系统，采用PCIe接口，传输速率达到10Gbps，说明硬件实现和协议栈。16、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。17、根据数字信号处理知识，设计一个视频编码解码器，支持高清视频的压缩和解压缩。18、设计一个基于FPGA的数字信号解调系统，支持常见的调制方式（如QPSK、16QAM等）的解调。19、队列是另一种特殊的线性结构，遵循先进先出的原则。假设一个系统中使用了队列来处理任务。以下关于队列的描述，哪一项是不正确的？（）A.队列可以用于实现广度优先搜索算法B.循环队列可以有效地解决普通队列可能出现的假溢出问题C.入队和出队操作的时间复杂度均为O(1)D.队列的存储结构只能是数组，不能使用链表20、利用电力电子技术设计一个电动汽车充电桩的功率模块，实现高效充电和电能转换。二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）解释数据结构中栈的应用场景，如表达式求值、函数调用等，并说明其原理。2、（本题5分）详细说明如何在一个有序数组中进行二分查找的递归实现，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）解释如何在一个字符串中进行模式匹配，如使用KMP算法，给出算法步骤和原理。4、（本题5分）论述并查集的数据结构和操作，以及在解决集合合并和查询问题中的应用。5、（本题5分）详细说明在最小生成树算法中，Prim算法和Kruskal算法在处理稀疏图和稠密图时的性能差异。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个程序，利用数组实现堆排序的优化版本，提高排序效率并展示过程和结果。2、（本题5分）设计一个算法，利用链表实现一个队列，模拟餐厅顾客的排队就餐情况。3、（本题5分）设计一个算法，在一个图中找出所有的桥和割点。4、（本题5分）设计一个算法，在一个平衡二叉树中插入一个新节点，并进行必要的平衡调整。5、（本题5分）设计一个程序，计算给定有向图中每个顶点的强连通分量大小，输出大小。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一个大型企业的人力资源管理系统需要存储员工的基本信息、工作经历、培训记录和绩效考核等。设计数据结构来组织这些数据，以便能够快速地查询员工信息、生成各类报表，并支持员工信息的更新和删除操作。2、（本题10分）某超市的商品促销管理系统需要存储促销商品的信息，如商品编号、商品名称、促销价格、促销开始时间、促销结束时间等。系统要支持快速查找特定促销商品、按照促销价格对商品进行排序、新增促销商品、结束促销商品活动。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10分）某电商平台的优惠券发放系统需要对优惠券的类型、面额、使用条件和发放记录进行管理。优惠券信