湖南邮电职业技术学院《数据可视化项目实践》2024-2025学年第一学期期末试卷.doc

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湖南邮电职业技术学院《数据可视化项目实践》2024-2025学年第一学期期末试卷
题号
一
二
三
四
总分
得分

批阅人

一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20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、在一个需要频繁进行插入和删除操作，并且数据量较大的场景中，如果对查找操作的要求相对较低，以下哪种数据结构可能是最优的选择？（ ）
A. 链表，插入和删除操作方便，查找效率相对较低
B. 二叉搜索树，查找效率较高，但插入和删除可能导致树的调整
C. 数组，插入和删除操作复杂，不适合频繁操作
D. 栈，不符合频繁插入和删除的需求

2、设计一个太阳能路灯控制器智能管理与节能优化电路，能够实现路灯的智能管理和节能优化，提高能源利用效率。

3、设计一个基于数字电位器的灯光亮度调节系统，能够实现灯光亮度的平滑调节和记忆功能。

4、设计一个基于 D/A 转换器的锯齿波信号发生器电路，输出频率范围为 10Hz - 1kHz，幅度可调。

5、设计一个基于FPGA的数字信号调制解调系统，支持多种调制方式如QAM、OFDM等，给出硬件实现和性能测试。

6、设计一个基于无线通信技术的智能水质监测浮标系统，能够实时监测水域的水质参数并远程传输。

7、设计一个基于Zigbee和GPRS的远程无线监测系统，实现数据的远程传输和监控，描述系统的硬件组成和软件流程。

8、在有向图的最短路径算法中，迪杰斯特拉算法具有一定的特点。以下关于迪杰斯特拉算法的描述，错误的是（ ）
A. 它能求出从源点到其他所有顶点的最短路径
B. 每次都选择距离源点最近的未确定最短路径的顶点进行扩展
C. 算法的时间复杂度为 O(V²)，其中 V 是顶点的数量
D. 该算法不能处理带有负权边的图

9、设计一个基于数字信号处理的语音合成系统，能够将文本转换为自然流畅的语音。

10、设计一个简单的无线充电发射端电路，能够为接收设备提供稳定的无线充电功率，给出电路设计和效率分析。

11、想象一个地图应用，需要存储不同地点之间的距离信息，并能够快速找到两个地点之间的最短路径。以下哪种数据结构和算法的组合可能是最有效的？（ ）
A. 邻接矩阵结合深度优先搜索算法，能表示完整的图结构，但对于大规模图效率较低
B. 邻接表结合广度优先搜索算法，节省空间，适合查找最短路径
C. 十字链表结合迪杰斯特拉算法，结构复杂，实现难度大
D. 哈希图结合 A* 算法，适用于复杂的启发式搜索，但对简单地图可能过于复杂

12、设计一个基于数字图像处理的目标跟踪系统，能够在视频中实时跟踪特定目标的运动轨迹。

13、设计一个基于单片机的智能车库门控制系统，能够通过遥控器和手机 APP 控制车库门的开关。

14、对于一个具有 n 个节点的带权无向图，使用 Prim 算法生成最小生成树，其时间复杂度为：（ ）
A. O(n)
B. O(nlogn)
C. O(n^2)
D. O(ne)

15、在数据结构的操作中，可能会出现时间和空间的权衡。以下关于时间和空间权衡的描述，不准确的是：（ ）
A. 有时候为了提高操作的时间效率，可能需要牺牲一些存储空间，例如使用缓存来加速数据访问
B. 某些数据结构在节省空间的同时，可能会导致操作的时间复杂度增加，例如压缩存储的数组
C. 在任何情况下，都应该优先考虑时间效率，而忽略空间的消耗，因为时间往往比空间更宝贵
D. 时间和空间的权衡需要根据具体的应用场景和需求来决定，没有绝对的最优策略

16、设计一个高速串行通信接口，采用USB Type-C接口，传输速率达到10Gbps，说明硬件实现和协议栈。

17、在一个网络拓扑结构的分析中，需要确定网络中各个节点之间的连接关系和最短路径。为了表示网络的拓扑结构并进行相关计算，以下哪种数据结构是常用的？（ ）
A. 邻接矩阵
B. 邻接表
C. 十字链表
D. 边集数组

18、基于通信协议栈设计一个网络通信模块，支持多种网络协议，实现数据的收发和处理。

19、设计一个数字图像处理系统，能够对输入图像进行灰度化、滤波、边缘检测等基本操作，显示处理结果。

20、在数据结构的存储方式中，除了顺序存储和链式存储，还有其他方式。以下关于存储方式的描述，不准确的是：（ ）
A. 索引存储通过建立索引表来加快数据的查找和访问速度，适用于数据量大且查找频繁的情况
B. 散列存储利用哈希函数将数据映射到存储位置，具有快速查找的特点，但可能会出现冲突
C. 顺序存储和链式存储是最基本的存储方式，其他存储方式都是在此基础上发展而来的
D. 不同的存储方式适用于不同的场景，没有一种存储方式可以适用于所有情况

二、简答题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）阐述如何在一个二叉树中找到两个节点的最近公共祖先，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度。

2、（本题5分）详细说明如何在一个有序数组中查找两个数之差的绝对值最小的组合。

3、（本题5分）详细阐述在图的表示中，如何将一个有权无向图转换为有权有向图，并分析其影响。

4、（本题5分）详细解释在一个具有 n 个元素的二叉树中，如何进行按层遍历的广度优先搜索的非递归实现。

5、（本题5分）深入解释在具有 n 个顶点和 e 条边的无向图中，如何使用普里姆（Prim）算法求解次小生成树，并说明算法的思路和关键步骤。

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，利用数组实现对一组数据的快速选择算法，找到第 k 小的元素。

2、（本题5分）基于树状数组和迪杰斯特拉算法，设计一个程序，找出交通网络中多个起点到一个终点的最短路径集合。

3、（本题5分）使用图数据结构设计一个工厂生产流程优化系统，提高生产效率。

4、（本题5分）设计一个程序，利用平衡二叉树存储一组随机整数，实现插入操作并保持树的平衡，同时能够查找特定整数是否存在。

5、（本题5分）设计一个算法，在一个整数数组中找出第 k 小的元素。

四、综合题（本大题共3个小题，共30分)
1、（本题10分）一个在线游戏的组队系统需要对玩家的组队信息进行管理。组队信息包括队伍编号、队员列表、队伍状态等。这些信息以稀疏矩阵的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询某个队伍的队员信息；（2）玩家加入或退出队伍时更新矩阵；（3）按照队伍人数对队伍进行排序；（4）统计空闲队伍的数量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。

2、（本题10分）一个科研项目管理系统需要对项目的进展情况和参与人员进行跟踪。项目信息包括项目编号、项目名称、负责人、起止时间、进展状态等，参与人员信息包括人员编号、姓名、参与项目等。这些信息以十字链表的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询某个项目的详细信息；（2）添加新的项目或人员；（3）删除已完成的项目或离职人员；（4）统计每个负责人负责的项目数量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。

3、（本题10分）一个股票交易系统需要实时处理大量的股票交易数据，包括股票代码、交易时间、交易价格、交易数量、买卖方向等。请设计数据结构来存储和管理这些交易数据，能够快速查询特定股票的交易记录、按时间排序交易、计算某段时间内的股票均价，并支持新交易的插入和旧交易的删除。

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