河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)分析與可視化創(chuàng)作》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)分析與可視化創(chuàng)作》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)圖書館自助借還書系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖書的自動(dòng)借閱、歸還和管理。2、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽能充電器擴(kuò)展電路，能夠提高太陽能充電器的充電效率和輸出功率，并且具有智能充電功能。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能灌溉系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度自動(dòng)控制灌溉設(shè)備的開啟和關(guān)閉。4、字典樹（Trie樹）常用于字符串的存儲和查找。假設(shè)我們正在使用字典樹處理字符串集合。以下關(guān)于字典樹的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.字典樹利用字符串的公共前綴來節(jié)省存儲空間和提高查找效率B.插入和查找操作在字典樹中的時(shí)間復(fù)雜度與字符串的長度有關(guān)C.字典樹可以方便地實(shí)現(xiàn)字符串的前綴匹配和搜索功能D.字典樹適合存儲大量短字符串，對于長字符串效果不佳5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，能夠?qū)斎雸D像進(jìn)行90度、180度和270度旋轉(zhuǎn)，說明算法和硬件實(shí)現(xiàn)。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號處理的音頻濾波器，實(shí)現(xiàn)對特定頻率范圍的音頻信號進(jìn)行濾波，分析濾波效果。7、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的數(shù)字示波器的觸發(fā)電路，能夠準(zhǔn)確捕捉輸入信號的特定特征，闡述觸發(fā)電路的原理和設(shè)計(jì)。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，支持多種調(diào)制方式如QAM、OFDM等，給出硬件實(shí)現(xiàn)和性能測試。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)放的儀表放大器電路，增益可調(diào)范圍為1-1000倍，共模抑制比不小于80dB，輸入阻抗不小于1MΩ。10、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路中同步時(shí)序電路和異步時(shí)序電路的性能比較系統(tǒng)，分析在不同應(yīng)用場景下的優(yōu)劣。11、在數(shù)組實(shí)現(xiàn)的順序隊(duì)列中，front指針指向隊(duì)頭元素，rear指針指向隊(duì)尾元素的下一個(gè)位置。假設(shè)隊(duì)列的最大容量為10，初始時(shí)front=rear=0。進(jìn)行了5次入隊(duì)操作和3次出隊(duì)操作后，隊(duì)列中的元素個(gè)數(shù)是多少？（）A.2B.3C.5D.812、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字移相器，能夠?qū)崿F(xiàn)0至180度的連續(xù)相移，相移精度為0.1度，給出電路結(jié)構(gòu)和控制方法。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙低能耗（BLE）的智能手環(huán)，能夠監(jiān)測心率、運(yùn)動(dòng)步數(shù)和睡眠質(zhì)量，并與手機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，說明硬件設(shè)計(jì)和軟件架構(gòu)。14、利用數(shù)字信號處理技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)語音識別系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確識別特定的語音指令并執(zhí)行相應(yīng)的操作。15、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)多功能電路，能夠同時(shí)測量頻率、周期、占空比等參數(shù)，并且具有數(shù)據(jù)存儲和打印功能。16、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器，采用甲乙類放大方式，輸出功率為50W，負(fù)載為8Ω，給出電路原理圖和元件參數(shù)選擇。17、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號編碼方案，如曼徹斯特編碼或差分曼徹斯特編碼，分析編碼效率和抗干擾能力。18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的視頻圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像縮放、旋轉(zhuǎn)、灰度化等基本操作。19、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)優(yōu)先隊(duì)列，其中元素的優(yōu)先級可以動(dòng)態(tài)改變，并且能夠快速調(diào)整隊(duì)列的順序。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以滿足這樣的需求？（）A.二叉堆B.斐波那契堆C.二項(xiàng)堆D.左偏樹20、運(yùn)用集成電路工藝，設(shè)計(jì)一款用于航空航天的抗輻射數(shù)字集成電路，確保在惡劣環(huán)境下正常工作。二、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述在快速排序算法中，如何選擇基準(zhǔn)元素，以及如何進(jìn)行分區(qū)操作和排序過程。2、（本題5分）在圖的遍歷中，如何處理帶負(fù)權(quán)邊的圖？有哪些算法可以解決帶負(fù)權(quán)邊的最短路徑問題？3、（本題5分）描述二叉樹的遍歷算法在二叉樹的垂直遍歷問題中的應(yīng)用。4、（本題5分）解釋如何使用桶排序?qū)σ欢ǚ秶鷥?nèi)的整數(shù)進(jìn)行排序，分析其適用場景和局限性。5、（本題5分）詳細(xì)描述哈夫曼樹的構(gòu)建過程，以及如何通過哈夫曼樹進(jìn)行編碼和解碼，解釋其在數(shù)據(jù)壓縮中的優(yōu)勢和應(yīng)用場景。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用桶排序算法對一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)數(shù)組進(jìn)行排序。2、（本題5分）研究跳表在內(nèi)存受限環(huán)境下的優(yōu)化方法和策略，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用樹狀數(shù)組和小根堆的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對一個(gè)整數(shù)序列的動(dòng)態(tài)最小k個(gè)元素查詢。4、（本題5分）使用廣度優(yōu)先搜索找出圖中的所有連通分量，設(shè)計(jì)算法并輸出結(jié)果。5、（本題5分）詳細(xì)設(shè)計(jì)B+樹的插入、刪除和查找操作，分析其在數(shù)據(jù)庫索引中的優(yōu)勢。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）在一個(gè)圖書館的文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)中，需要記錄文獻(xiàn)信息、分類目錄和檢索歷史。文獻(xiàn)信息包括文獻(xiàn)ID、文獻(xiàn)標(biāo)題、作者、出版年份、摘要，分類目錄包括目錄ID、目錄名稱、父目錄ID，檢索歷史包括檢索ID、用戶ID、檢索關(guān)鍵詞、檢索時(shí)間。請?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理文獻(xiàn)檢索數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)文獻(xiàn)的快速檢索、分類瀏覽、檢索歷史記錄，并根據(jù)檢索歷史推薦相關(guān)文獻(xiàn)。2、（本題10分）某電商平臺需要對用戶的購買記錄進(jìn)行分析，以了解用戶的消費(fèi)習(xí)慣。購買記錄以鏈表形式存儲，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含用戶ID、商品ID、購買時(shí)間和購買金額等信息。請?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）統(tǒng)計(jì)每個(gè)用戶的總消費(fèi)金額；（2）找出消費(fèi)金額最高的前10個(gè)用戶；（3）按照購買時(shí)間對購買記錄進(jìn)行排序。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、