大连工业大学《数据可视化技术与应用》2023-2024学年第一学期期末试卷

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2023-2024学年第一学期期末试卷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、设计一个自动控制系统中的速度控制器，用于控制电机的转速，满足特定的动态和稳态性能指标。2、插入排序也是一种基本的排序算法。关于插入排序的特点，以下描述正确的是：（）A.插入排序在每次迭代中，将待排序元素插入到已排序部分的合适位置B.插入排序在最坏情况下的时间复杂度为O(nlogn)，优于冒泡排序C.插入排序是一种不稳定的排序算法，可能改变相同元素的相对顺序D.插入排序适用于大规模数据的排序，效率很高3、选择排序也是一种基本的排序算法。以下关于选择排序的描述，错误的是（）A.每一轮从待排序序列中选择最小的元素，放到已排序序列的末尾B.选择排序的时间复杂度为O(n²)，但在某些情况下比冒泡排序性能好C.选择排序是一种不稳定的排序算法D.选择排序不需要额外的存储空间，空间复杂度为O(1)4、设计一个基于运算放大器的正弦波振荡器，能够产生稳定的正弦波信号，频率和幅度可调。5、设计一个雷达系统中的脉冲压缩模块，实现大时宽带宽积的脉冲信号压缩，分析压缩效果。6、想象一个需要存储和操作几何图形（如点、线、面）的系统，以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.空间索引（如R-tree），能够高效地处理空间数据B.链表，对于复杂的几何关系处理不便C.数组，存储固定数量的几何对象，不灵活D.栈，不适合存储和操作几何图形7、在一个分布式系统中，各个节点需要共享一些全局的状态信息，并且能够快速地检测到状态的变化。为了实现这种全局状态的管理和同步，以下哪种数据结构可能会被用到？（）A.分布式哈希表B.分布式链表C.分布式树D.分布式栈8、设计一个音频功率放大器，采用甲乙类放大方式，输出功率为50W，负载为8Ω，给出电路原理图和元件参数选择。9、设计一个基于物联网技术的智能工厂生产管理系统，实现生产过程的自动化监控和调度。10、树状数组是一种用于高效计算前缀和的数据结构。假设我们正在使用树状数组进行计算。以下关于树状数组的描述，哪一项是不准确的？（）A.树状数组通过二进制的位运算来实现快速的更新和查询操作B.对于一个大规模数组，树状数组的空间复杂度比直接计算前缀和的方法低C.树状数组可以用于解决动态的区间更新和查询问题D.树状数组的查询和更新操作的时间复杂度都为O(n)11、队列也是一种特殊的线性表，遵循先进先出的原则。在实际应用中，队列常用于（）A.操作系统的作业调度B.图的广度优先搜索算法C.缓存数据的管理D.以上都是12、设计一个基于光纤通信的远程数据传输系统，能够在长距离传输中保持高速和稳定的数据传输性能。13、在树的遍历中，先序遍历、中序遍历和后序遍历可以得到不同的节点访问顺序。以下关于这三种遍历方式的应用场景，描述错误的是（）A.先序遍历常用于创建二叉树的副本B.中序遍历常用于对二叉搜索树进行排序操作C.后序遍历常用于计算二叉树中节点的数量D.这三种遍历方式的应用场景是固定的，不能相互替代14、设计一个基于STM32的物联网网关，能够连接多种传感器并将数据上传到云平台，说明系统架构和通信协议转换。15、利用电力电子技术设计一个光伏逆变器，将太阳能板产生的直流电转换为交流电并入电网。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）论述在二叉树的遍历中，如何利用线索二叉树优化遍历效率。2、（本题5分）解释什么是红黑树，说明其性质和特点，并阐述如何进行插入和删除操作以维持红黑树的性质。3、（本题5分）阐述AVL树的平衡调整机制，包括旋转操作的类型和实现步骤，分析AVL树与其他平衡二叉树的异同。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在一个在线宠物管理系统中，需要管理宠物信息、主人信息、宠物健康记录和疫苗接种情况等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现宠物和主人信息的录入和修改，宠物健康记录的跟踪，疫苗接种的提醒和记录，并能够提供宠物健康和养护的建议。2、（本题5分）某公司的员工管理系统需要存储员工的基本信息，如员工编号、姓名、年龄、职位、工资等。系统要能够快速查找特定员工的信息、按照工资高低对员工进行排序、新增和删除员工记录，并且支持对员工信息的修改。请确定合适的数据结构，并详细阐述如何实现这些功能，包括算法设计和代码实现，以及对性能的分析。3、（本题5分）一家超市的库存管理系统需要记录商品的库存信息，包括商品编码、商品名称、库存数量、进货价格、销售价格等。请设计数据结构来存储库存数据，实现商品的快速盘点、库存预警、进货和销售操作，并统计商品的利润。4、（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。5、（本题5分）一个在线游戏需要对玩家的游戏数据（如得分、等级、游戏时间等）进行实时排序和更新。考虑使用平衡二叉排序树来存储这些数据。请设计算法实现以下功能：（1）插入一个新玩家的数据；（2）删除一个指定玩家的数据；（3）根据得分对玩家进行降序排序；（4）更新某个玩家的游戏时间。分析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）使用链表和拓扑