张家界航空工业职业技术学院《数据可视化处理》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《数据可视化处理》2023-2024学年第二学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25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、在选择排序算法中，每次都从未排序部分选择最小的元素放到已排序部分的末尾。假设一个数组的元素数量较大，以下关于选择排序的时间复杂度和空间复杂度，哪个是正确的（）A.时间复杂度为O(nlogn)，空间复杂度为O(1)B.时间复杂度为O(n^2)，空间复杂度为O(n)C.时间复杂度为O(n^2)，空间复杂度为O(1)D.时间复杂度为O(n)，空间复杂度为O(1)2、设计一个基于数字电路的交通信号灯控制系统，要求能够实现红、绿、黄三种灯的交替闪烁，并且可以根据不同时间段调整信号灯的工作模式。3、使用单片机设计一个智能电子秤系统，能够准确测量物体重量，并具有去皮、计价等功能。4、设计一个程控滤波器，中心频率和带宽可程控调节，给出电路实现和控制方法。5、设计一个基于FPGA的交通信号灯控制系统，能够根据不同的时间段和交通流量自动调整信号灯的时长，同时具备故障检测和报警功能，提供硬件描述语言代码和仿真结果。6、设计一个基于微波技术的无线充电系统，能够为移动设备进行高效、安全的无线充电。7、设计一个用于无人机的飞控系统，能够实现姿态稳定、航线规划和自主导航，给出传感器选型和控制算法。8、设计一个基于单片机的智能电表系统，能够测量电压、电流、功率、电量等参数，并具备远程抄表功能。9、队列是另一种特殊的线性结构，遵循先进先出的原则。假设一个系统中使用了队列来处理任务。以下关于队列的描述，哪一项是不正确的？（）A.队列可以用于实现广度优先搜索算法B.循环队列可以有效地解决普通队列可能出现的假溢出问题C.入队和出队操作的时间复杂度均为O(1)D.队列的存储结构只能是数组，不能使用链表10、在一个循环队列中，队头指针front指向队头元素的前一个位置，队尾指针rear指向队尾元素，若队列的最大容量为m，那么判断队列为满的条件是？（）A.(rear+1)%m==frontB.rear==frontC.rear+1==frontD.(rear-front+m)%m==011、设计一个基于单片机的智能门禁系统，能够通过指纹、密码或刷卡进行身份验证，控制门的开关。12、假设要实现一个字典数据结构，支持快速的插入、删除和查找操作，并且能够存储大量的数据。以下哪种实现方式可能是最优的？（）A.基于链表的实现B.基于数组的实现C.基于哈希表的实现D.基于树的实现13、设计一个基于ZigBee技术的智能电表抄表系统，实现远程自动抄表和数据统计分析。14、设计一个基于FPGA的高速数据通信接口，支持PCIe或以太网接口，给出硬件设计和驱动开发。15、设计一个基于运算放大器的差分放大器电路，具有高共模抑制比和良好的线性度。16、字符串匹配是一个常见的问题，KMP算法是一种高效的字符串匹配算法。假设主串为"ABABDABACDABABCABAB"，模式串为"ABABCABAB"，使用KMP算法进行匹配，以下关于匹配过程的描述，哪个是正确的？（）A.不需要回溯主串指针B.每次匹配失败都回溯主串指针到起始位置C.只回溯模式串指针，不回溯主串指针D.同时回溯主串指针和模式串指针17、采用模拟电子技术设计一个函数信号发生器，能够产生正弦波、方波和三角波等常见信号，且频率和幅度可调。18、设计一个用于光伏发电的最大功率点跟踪（MPPT）控制器，给出控制算法和硬件实现。19、设计一个4G通信模块的接口电路，能够实现与微处理器的通信，详细说明硬件连接和通信协议。20、设计一个基于FPGA的图像压缩系统，能够对输入的图像进行有损压缩，压缩比不小于10:1。21、设计一个基于Arduino的智能宠物喂食器，能够根据设定的时间和食量自动为宠物投放食物，并通过手机APP进行远程控制和监控。22、设计一个无线通信模块电路，能够实现短距离无线数据传输，传输距离在100米以内，数据传输速率为1Mbps。23、设计一个基于运算放大器的求和放大器电路，能够实现多个输入信号的加权求和。24、设计一个直流无刷电机控制系统，能够实现电机的正反转、调速和位置控制，包括驱动电路和控制策略。25、平衡二叉树是为了改进二叉搜索树在某些情况下退化为链表的情况而设计的。AVL树是一种常见的平衡二叉树，通过旋转操作来保持树的平衡。当在AVL树中插入一个新节点导致失衡时，可能需要进行单旋转或双旋转操作来恢复平衡。以下关于AVL树旋转操作的描述，错误的是：（）A.旋转操作可以保持二叉树的性质B.旋转操作的目的是调整节点的位置，使树重新平衡C.单旋转和双旋转操作一定能使树的高度降低D.旋转操作的时间复杂度为O(1)二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）阐述队列在多线程编程中的应用，如生产者消费者问题、线程池管理等，并解释其作用。2、（本题5分）论述在字符串匹配的高效实现中，如何利用位运算或预处理技巧加快匹配速度。3、（本题5分）论述并查集的基本操作（合并、查找）和优化方法，以及在解决集合相关问题中的应用。4、（本题5分）详细解释在一个具有n个元素的二叉树中，如何通过中序遍历判断二叉树是否为搜索二叉树。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个程序，利用红黑树和优先队列的结合，管理医院中患者的手术安排，按照病情紧急程度排序。2、（本题5分）设计一个算法，在一个字符串中找出所有由两个相同字符组成的子串。3、（本题5分）设计一个程序，使用贪心算法解决背包问题的不同变种，如0-1背包和部分背包问题。4、（本题5分）设计一个程序，使用二叉搜索树实现集合的并、交、差运算。5、（本题5分）设计一个程序，使用邻接表存储有向图，判断图中是否存在回路，并输出判断结果。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一个学校的选课系统需要管理课程和学生的选课信息，包括课程编号、课程名称、授课教师、选课学生名单等。系统要支持快速查找特定课程的选课情况、按照选课人数对课程进行排序、学生选课和退课操作。请设计合理的数据结构和算法，并提供代码实现和性能分析。2、（本题10分）某城市的智能停车系统需要记录停车场的位置、车位数量、占用情况和收费信息