武昌首義學(xué)院《數(shù)據(jù)可視化基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫、漏寫或字跡不清者，成績(jī)按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁(yè)，共1頁(yè)武昌首義學(xué)院《數(shù)據(jù)可視化基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的音頻放大器電路，要求輸入阻抗不小于10kΩ，輸出功率不小于10W，總諧波失真小于1%。2、設(shè)計(jì)一個(gè)模擬電子琴的電路，能夠通過(guò)按鍵產(chǎn)生不同頻率的聲音，模擬鋼琴的基本音階。3、對(duì)于有向圖，其拓?fù)渑判蚴且环N重要的操作。以下關(guān)于拓?fù)渑判虻拿枋觯e(cuò)誤的是（）A.結(jié)果不一定唯一B.可以用于判斷有向圖是否存在環(huán)C.若存在環(huán)，則無(wú)法進(jìn)行拓?fù)渑判駾.拓?fù)渑判虻慕Y(jié)果是一個(gè)有序的節(jié)點(diǎn)序列，反映了節(jié)點(diǎn)之間的先后關(guān)系4、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)算法來(lái)計(jì)算表達(dá)式的值，例如“(2+3)*4-5”，需要一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)操作數(shù)和運(yùn)算符，并按照正確的順序進(jìn)行計(jì)算。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.隊(duì)列，先進(jìn)先出，難以處理表達(dá)式的優(yōu)先級(jí)B.棧，能夠方便地處理運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)和計(jì)算順序C.數(shù)組，存儲(chǔ)固定數(shù)量的元素，不利于表達(dá)式的靈活計(jì)算D.哈希表，主要用于快速查找，不適合表達(dá)式的計(jì)算5、在一個(gè)長(zhǎng)度為n的字符串中，使用樸素的模式匹配算法查找一個(gè)長(zhǎng)度為m的子串，其最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(m)C.O(nm)D.O(n+m)6、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)自動(dòng)測(cè)量電路，能夠自動(dòng)測(cè)量輸入信號(hào)的頻率，并將測(cè)量結(jié)果顯示出來(lái)。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的音頻降噪耳機(jī)系統(tǒng)，有效降低環(huán)境噪聲對(duì)音頻的干擾。8、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，查找操作也是常見(jiàn)的操作之一。順序查找適用于無(wú)序數(shù)組，其平均時(shí)間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(logn)D.O(1)9、設(shè)計(jì)一個(gè)低通數(shù)字濾波器，截止頻率為500Hz，采樣頻率為2kHz，采用窗函數(shù)法進(jìn)行設(shè)計(jì)。10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于霍爾傳感器的電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并將轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字邏輯的搶答器系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確判斷多個(gè)選手的搶答順序，并進(jìn)行顯示和報(bào)警。12、隊(duì)列可以用于實(shí)現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索算法，以下關(guān)于隊(duì)列在該算法中的作用，描述不正確的是：（）A.隊(duì)列用于存儲(chǔ)待擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn)，按照先進(jìn)先出的順序進(jìn)行擴(kuò)展B.隊(duì)列可以保證搜索的廣度優(yōu)先性，即先訪問(wèn)距離起始節(jié)點(diǎn)近的節(jié)點(diǎn)C.隊(duì)列在搜索過(guò)程中不需要進(jìn)行任何操作，只在開始和結(jié)束時(shí)使用D.隊(duì)列的容量大小對(duì)搜索的效率和結(jié)果沒(méi)有影響13、當(dāng)處理一個(gè)具有層次結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，例如文件系統(tǒng)中的目錄和文件，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠清晰地表示這種關(guān)系并方便地進(jìn)行遍歷？（）A.棧B.隊(duì)列C.樹D.鏈表14、對(duì)于一個(gè)具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的二叉搜索樹，其平均查找長(zhǎng)度的期望值在什么量級(jí)？（）A.O(1)B.O(logn)C.O(n)D.O(nlogn)15、鏈表是一種常見(jiàn)的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。對(duì)于單鏈表，以下關(guān)于其特點(diǎn)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.插入和刪除操作不需要移動(dòng)大量元素，只需修改指針B.可以方便地實(shí)現(xiàn)隨機(jī)訪問(wèn)，時(shí)間復(fù)雜度為O(1)C.存儲(chǔ)空間不必連續(xù)，便于動(dòng)態(tài)分配D.查找某一特定位置的元素，需要從頭開始遍歷，時(shí)間復(fù)雜度為O(n)二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）論述在選擇排序中，每一輪選擇最小元素的過(guò)程以及其時(shí)間復(fù)雜度。2、（本題5分）深入探討在一個(gè)具有n個(gè)元素的小根堆中，如何使用堆來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列的功能。3、（本題5分）論述如何使用分治法解決找第k小元素的隨機(jī)化算法。4、（本題5分）論述AVL樹的旋轉(zhuǎn)操作對(duì)樹的高度和平衡的影響。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某城市的公共交通卡管理系統(tǒng)需要記錄用戶的卡信息和消費(fèi)記錄，卡信息包括卡號(hào)、用戶姓名、余額等，消費(fèi)記錄包括卡號(hào)、消費(fèi)時(shí)間、消費(fèi)金額、消費(fèi)地點(diǎn)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)卡的充值、消費(fèi)查詢、余額提醒，并統(tǒng)計(jì)不同地點(diǎn)的消費(fèi)情況。2、（本題5分）某電商倉(cāng)庫(kù)的貨物管理系統(tǒng)需要記錄貨物的信息，包括貨物編號(hào)、貨物名稱、貨物類別、庫(kù)存數(shù)量、存放位置等。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)貨物數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)貨物的快速查找、庫(kù)存盤點(diǎn)、位置調(diào)整，并統(tǒng)計(jì)各類貨物的庫(kù)存數(shù)量。3、（本題5分）某醫(yī)院的醫(yī)生排班管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)醫(yī)生的排班信息，如醫(yī)生編號(hào)、醫(yī)生姓名、科室、排班日期、上班時(shí)間、下班時(shí)間等。系統(tǒng)要支持快速查找特定醫(yī)生的排班、按照上班時(shí)間對(duì)排班進(jìn)行排序、新增排班、修改排班以及刪除排班。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供代碼實(shí)現(xiàn)和性能分析。4、（本題5分）一個(gè)在線考試系統(tǒng)需要對(duì)考生的答題情況和成績(jī)進(jìn)行管理?？忌畔忌幪?hào)、姓名、答題記錄、成績(jī)等。這些信息以伸展樹的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）插入新考生的答題情況和成績(jī)；（2）根據(jù)成績(jī)查找考生排名；（3）修改考生的答題記錄和成績(jī)；（4）刪除缺考考生的信息。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。5、（本題5分）一個(gè)文件系統(tǒng)需要對(duì)文件和目錄進(jìn)行高效管理。文件和目錄信息以樹形結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）創(chuàng)建一個(gè)新目錄或文件；（2）刪除一個(gè)指定的目錄或文件；（3）查找指定文件或目錄的位置；（4）遍歷整個(gè)文件系統(tǒng)并輸出目錄和文件結(jié)構(gòu)。分析所設(shè)計(jì)算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）以哈希表為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)一個(gè)在線游戲道具管理系統(tǒng)，能夠快速查詢和更新道具信息。2、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)