自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁長沙醫學院

《數據可視化基礎實驗》2023-2024學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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、對于一個棧，進行入棧和出棧操作時，如果棧頂指針top初始值為-1，當進行了一系列操作后，top的值為0，此時棧的狀態是？（）A.棧為空B.棧中只有一個元素C.棧已滿D.棧出錯2、設計一個基于編碼器和驅動器的機器人關節控制系統，實現關節的精確運動控制。3、假設在一個操作系統的內存管理中，需要動態地分配和回收內存塊，并且避免內存碎片的產生。以下哪種數據結構和算法可以用于實現有效的內存管理？（）A.伙伴系統B.分頁存儲管理C.分段存儲管理D.段頁式存儲管理4、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5、設計一個基于PLC的自動化生產線控制系統，能夠實現對多個工位的順序控制、邏輯控制和故障診斷，提供控制程序和I/O分配表。6、設計一個基于DSP的數字音頻均衡器，能夠實現10段以上的均衡調節，給出算法實現和性能優化。7、在一個需要對電話號碼進行存儲和快速檢索的場景中，以下哪種數據結構可能是最優的選擇？（）A.二叉搜索樹，按照電話號碼的數字大小進行存儲和查找B.哈希表，通過合適的哈希函數可以快速定位電話號碼C.跳表，提供了較好的查找性能，但實現相對復雜D.線段樹，主要用于區間操作，不適合電話號碼檢索8、設計一個溫度報警器電路，當環境溫度超過設定值時，發出聲光報警信號，報警溫度可設置。9、假設在一個實時交通監控系統中，需要不斷地接收車輛的位置信息，并快速判斷某一區域內車輛的擁堵情況。為了有效地存儲和處理這些實時數據，以下哪種數據結構可以提供快速的查詢和更新操作？（）A.紅黑樹B.線段樹C.B樹D.圖10、設計一個數字通信中均衡器訓練和跟蹤模式的切換策略，分析對系統性能的影響。11、假設正在設計一個公交換乘系統，需要存儲各個公交站點之間的線路和換乘信息，并且能夠快速規劃出最優的換乘路線。以下哪種數據結構和算法可能是最有用的？（）A.圖結構，結合迪杰斯特拉算法求解最短路徑B.樹結構，通過深度優先搜索規劃路線C.鏈表，順序存儲換乘信息D.哈希表，快速查找站點之間的連接12、運用集成電路知識，設計一款用于智能手機的電源管理集成電路（PMIC），優化電池續航能力。13、設計一個圖像處理中的圖像壓縮率失真優化方案，分析壓縮效率和圖像質量的平衡。14、設計一個數字頻率合成器電路，能夠產生不同頻率的正弦波、方波和三角波，頻率范圍為1Hz到10MHz。15、設計一個簡單的工業機器人運動控制系統，實現機器人的軌跡規劃和運動控制，闡述系統的控制算法和硬件實現。16、設計一個基于PLC的風機控制系統，能夠根據環境溫度和壓力自動調節風機的轉速，實現節能運行。17、設計一個音頻信號頻譜分析儀，能夠顯示音頻信號的頻譜圖，給出硬件設計和頻譜分析算法。18、動態數組是一種可以動態調整大小的數組。以下關于動態數組的描述，錯誤的是：（）A.動態數組可以根據需要自動增加或減少存儲空間B.動態數組在插入元素時可能需要重新分配內存C.動態數組的實現通?；陟o態數組D.動態數組的性能一定優于靜態數組19、在一個字符串處理程序中，需要快速判斷一個字符串是否是另一個字符串的子串。以下哪種算法和數據結構的組合可能是最有效的？（）A.暴力匹配算法，使用數組存儲字符串B.KMP算法，基于有限自動機原理C.哈希算法，將字符串映射為哈希值D.二分查找算法，在有序字符串中查找20、在圖的算法中，Floyd-Warshall算法用于求解所有頂點對之間的最短路徑。以下關于Floyd-Warshall算法的描述，不正確的是（）A.算法基于動態規劃的思想B.算法可以處理帶負權邊的圖C.算法的時間復雜度為O(n^3)，空間復雜度為O(n^2)D.算法在求解過程中會修改圖的邊權值二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）深入分析在一個具有n個元素的順序表中，如何進行插入排序，并分析其時間復雜度。2、（本題5分）詳細說明在字符串的編碼和解碼中，如何處理不同的字符編碼標準，如ASCII、UTF-8等。3、（本題5分）論述跳表的查找性能與層數之間的關系，并分析最優層數的選擇策略。4、（本題5分）在圖的存儲中，如何處理圖的自環和重邊？有哪些影響？5、（本題5分）深入分析在一個具有n個元素的順序表中，如何使用排序算法進行數據的有序劃分，如將數據分為大于、小于、等于某值的三部分。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個程序，使用平衡二叉樹存儲整數，實現插入操作并保持樹的平衡。2、（本題5分）設計一個數據結構和算法，用于管理一個醫院的住院病人費用管理系統，能夠準確計算病人的住院費用。3、（本題5分）設計一個程序，構建一個大頂堆或小頂堆，并實現堆排序算法，對一組隨機數進行排序。4、（本題5分）設計一個程序，使用圖的數據結構表示物流配送網絡中的車輛調度，實現車輛的最優路徑和任務分配功能。5、（本題5分）設計一個跳表數據結構，實現插入、查找和刪除操作，并與普通鏈表進行性能比較。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一個在線游戲的玩家信息管理系統需要存儲玩家的信息，如玩家編號、玩家昵稱、游戲等級、游戲積分、在線狀態等。系統要實現快速查找特定玩家、按照游戲積分對玩家進行排名、新增玩家、刪除玩家以及更新玩家的在線狀態和游戲等級。請確定合適的數據結構，并詳細說明算法和代碼實現，同時討論性能優化策略。2、（本題10分）某企業的員工績效考核系統需要記錄員工的工作任務、完成情況、績效得分、考核評語等信息。設計數據結構來實現績效考核的流程管理，支持考核數據的錄入、統計和分析，能夠為企業提供員工績效的綜合評估和發展建