學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁大連理工大學城市學院

《數據可視化設計》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在一個算法中，需要快速找到一組數中的最大值和最小值。以下哪種數據結構和算法的組合能夠以最少的比較次數完成這個任務？（）A.有序數組和遍歷B.鏈表和遍歷C.二叉搜索樹和中序遍歷D.堆和堆操作2、利用數字邏輯電路設計一個交通流量統計系統，能夠對道路上的車輛數量進行實時統計和分析。3、根據數字信號處理知識，設計一個音頻均衡器的自動調整系統，根據音頻內容自動優化頻率響應。4、哈希表是一種用于快速查找的數據結構。對于哈希表的性能，以下描述哪一項是不正確的？（）A.哈希函數的設計直接影響哈希表的性能，好的哈希函數可以減少沖突B.處理哈希沖突的方法有開放尋址法和鏈地址法等C.哈希表的查找、插入和刪除操作的平均時間復雜度均為O(1)D.哈希表的性能不受表的裝填因子的影響，裝填因子可以任意取值5、假設正在設計一個資源分配系統，需要管理有限的資源，并根據請求的優先級和時間進行分配。以下哪種數據結構可以有效地支持資源的分配和管理？（）A.最小堆，獲取最小優先級的請求B.最大堆，處理最高優先級的請求C.鏈表，順序分配資源D.數組，通過索引分配資源6、隊列可以用于實現廣度優先搜索算法。對于隊列在廣度優先搜索中的應用，以下描述哪一項是不正確的？（）A.從起始節點開始，將其加入隊列，然后依次處理隊列中的節點B.對于每個節點，將其未訪問過的鄰接節點加入隊列C.隊列中的節點按照加入的先后順序進行處理，保證了廣度優先的搜索順序D.在搜索過程中，不需要標記已訪問的節點，因為隊列可以自動避免重復訪問7、設計一個基于藍牙4.2技術的智能手環，能夠監測運動數據（如步數、距離、消耗卡路里等）和睡眠質量。8、設計一個基于運算放大器的求和放大器電路，能夠實現多個輸入信號的加權求和。9、設計一個基于FPGA的高速數據采集與存儲系統，能夠實現對高速信號的采集和大容量數據存儲。10、設計一個基于ZigBee技術的智能電表抄表系統，實現遠程自動抄表和數據統計分析。11、設計一個基于光電傳感器和計數器的物體運動速度測量系統，準確測量物體的運動速度。12、設計一個簡單的數字時鐘電路，使用數碼管顯示時間，具備小時、分鐘和秒的顯示功能，同時能夠通過按鍵進行時間的調整和設置。13、插入排序也是一種基本的排序算法。關于插入排序的特點，以下描述正確的是：（）A.插入排序在每次迭代中，將待排序元素插入到已排序部分的合適位置B.插入排序在最壞情況下的時間復雜度為O(nlogn)，優于冒泡排序C.插入排序是一種不穩定的排序算法，可能改變相同元素的相對順序D.插入排序適用于大規模數據的排序，效率很高14、假設正在實現一個緩存系統，需要存儲最近訪問過的數據，當緩存滿時刪除最久未使用的數據。以下哪種數據結構和策略可以用于實現這個緩存？（）A.隊列，先進先出刪除數據B.棧，后進先出刪除數據C.鏈表結合LRU（最近最少使用）策略D.數組，隨機刪除數據15、設計一個數字頻率計電路，能夠測量輸入信號的頻率，測量范圍為1Hz到1MHz，精度為±1Hz。16、設計一個數字圖像處理中的圖像壓縮算法，如JPEG，實現圖像的高效壓縮，比較壓縮前后的圖像質量。17、設計一個簡單的數字存儲示波器，能夠采集和顯示輸入信號的波形，包括硬件采集電路和軟件顯示界面的設計。18、在數據結構的研究中，算法分析是重要的環節。以下關于算法分析方法的描述，錯誤的是：（）A.可以通過數學推導計算算法的時間復雜度和空間復雜度B.可以通過實驗測試來評估算法在不同規模輸入下的性能C.算法分析只需要關注平均情況，不需要考慮最壞情況D.可以通過對比不同算法的性能來選擇最優算法19、設計一個基于單片機的智能家電控制系統，能夠通過手機APP遠程控制家電的開關和工作模式。20、基于可編程邏輯器件（如FPGA）設計一個數字時鐘系統，具備時分秒顯示、設置時間和鬧鐘功能，闡述設計思路和實現過程。21、使用電力電子器件設計一個降壓型直流-直流變換器（BuckConverter），給出電路參數設計和效率分析。22、設計一個基于DSP的圖像壓縮系統，能夠對彩色圖像進行有損壓縮，壓縮比達到10:1，闡述算法原理和代碼實現。23、設計一個基于光電傳感器的自動化生產線質量檢測系統，能夠檢測產品的外觀缺陷和尺寸精度。24、設計一個基于CAN總線的分布式控制系統，實現多個節點之間的數據通信和協同控制，闡述總線協議和系統架構。25、設計一個用于工業傳感器的信號調理電路，將傳感器輸出的小信號轉換為標準電壓或電流信號，給出電路設計和精度分析。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）請詳細闡述在順序表中進行插入和刪除操作時，平均移動元素的次數以及時間復雜度，并分析其優劣。2、（本題5分）詳細論述在一個具有n個頂點的有向圖中，如何判斷是否為有向無環圖。3、（本題5分）解釋什么是堆，包括最大堆和最小堆，并說明如何在數組中構建一個堆，以及如何進行插入和刪除元素的操作。4、（本題5分）詳細說明并比較各種字符串匹配算法（如樸素匹配算法、KMP算法和BM算法）的思想、步驟和效率。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）研究伸展樹在數據分布不均勻情況下的性能表現和應對措施。2、（本題5分）實現一個算法，計算一個圖的最小割。3、（本題5分）設計一個程序，使用基數排序算法對一個圖的頂點編號進行排序。4、（本題5分）設計一個哈希表程序，采用開放尋址法的優化版本處理哈希沖突，提高性能并展示操作過程和結果。5、（本題5分）在平衡二叉搜索樹中，設計刪除操作后恢復平衡且不破壞中序遍歷性質的算法。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某在線教育平臺需要對課程的章節內容和學生的學習進度進行管理。課程信息包括課程編號、章節標題、內容、學習進度等，學生信息包括學生編號、學習的課程等。這些信息以塊狀鏈表的形式存儲。請設計算法實現以下功能：（1）查詢某個學生在某門課程中的學習進度；（2）更新學生的學習進度；（3）按照學習進度對學生進行排序；（4）統計某門課程的學習完成率。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。2、（本題10分）某電商平臺的商家管理系統需要存儲商家的信息，如商家編號、商家名稱、主營商品、信譽評級、銷售額等。系統要能夠快速查找特定商家、按照銷售額對商家進行排序、新增商家、修改商家信息、對違規商家進行處理。請設計合