沈阳药科大学《数据可视化原理及应用》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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沈阳药科大学《数据可视化原理及应用》
2023-2024学年第一学期期末试卷

院(系)_______ 班级_______ 学号_______ 姓名_______

题号
一
二
三
四
总分
得分

批阅人

一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30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、设计一个基于 PLC 的自动化仓储系统，能够实现货物的自动入库、出库、存储和检索，提高仓储效率。

2、采用模拟电子技术设计一个运算跨导放大器（OTA），给出其性能特点和应用场景。

3、设计一个基于CPLD的数字逻辑电路，实现一个8位加法器和8位乘法器，给出硬件描述语言代码和仿真结果。

4、在一个哈希表中，解决冲突的方法有多种，以下哪种方法在处理冲突时可能会导致“二次聚集”现象？（ ）
A. 线性探测法
B. 链地址法
C. 再哈希法
D. 建立公共溢出区

5、考虑一个在线游戏的服务器端程序，需要实时地处理多个玩家的操作请求，并维护玩家的状态信息，如位置、得分等。由于玩家的操作频繁且并发，数据需要快速地更新和查询。在这种情况下，以下哪种数据结构最适合用于存储玩家的状态数据？（ ）
A. 数组，能够快速地随机访问元素
B. 哈希表，通过哈希函数快速定位玩家的数据
C. 图，用于表示玩家之间的关系和交互
D. 树状数组，高效地支持区间查询和更新

6、根据数字信号处理理论，设计一个视频压缩编码的硬件加速模块，提高视频处理速度。

7、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。

8、设计一个数字电路中的触发器电路，如JK触发器，分析其工作特性和时序关系。

9、在数据结构中，栈是一种特殊的线性表，其操作遵循后进先出的原则。假设一个程序需要对一系列操作进行顺序处理，这些操作包括入栈和出栈。如果初始时栈为空，依次进行入栈操作：元素 1、2、3然后进行两次出栈操作。请问第二次出栈时弹出的元素是什么？（ ）
A. 1
B. 2
C. 3
D. 栈为空，无法出栈

10、运用通信网络原理，设计一个智能物流仓储管理系统的无线网络方案，实现货物的实时定位和信息传输。

11、设计一个音频前置放大器电路，具有低噪声和高增益，给出电路结构和参数选择。

12、设计一个基于 51 单片机的智能交通灯控制系统，能够根据车流量自动调整红绿灯时间，提高道路通行效率。

13、当使用快速排序算法对一个数组进行排序时，选择基准元素的策略对算法的性能有很大影响。假设总是选择数组的第一个元素作为基准，在某些特殊情况下可能会导致算法的性能变差。以下哪种情况可能导致这种现象（ ）
A. 数组已经是有序的
B. 数组元素的值都相同
C. 数组元素随机分布
D. 以上情况都不会

14、设计一个基于 PLC 的自动化立体仓库堆垛机控制系统，实现堆垛机的水平和垂直运动控制。

15、图的邻接矩阵存储方式适合于存储稠密图，而邻接表存储方式适合于存储稀疏图。假设一个图有 100 个顶点，如果边的数量较少，大概在 100 条左右，以下哪种存储方式更节省存储空间？（ ）
A. 邻接矩阵
B. 邻接表
C. 两者存储空间相同
D. 无法确定

16、当需要构建一个能够表示家族关系的树形数据结构时，假设每个节点代表一个家庭成员，并且需要方便地查找某个成员的祖先和后代。以下哪种树形结构最合适？（ ）
A. 二叉树
B. 二叉搜索树
C. 多叉树
D. 红黑树

17、设计一个低通有源滤波器电路，截止频率为 2kHz，通带增益为 2 倍，通带波纹小于 0.8dB，阻带衰减不小于 40dB，输入信号频率范围为 0 - 5kHz。

18、在数据结构的性能评估中，以下关于时间复杂度和空间复杂度的说法，不正确的是：（ ）
A. 时间复杂度反映了算法执行时间与输入规模之间的关系
B. 空间复杂度反映了算法所需存储空间与输入规模之间的关系
C. 时间复杂度和空间复杂度越低越好，不需要考虑其他因素

D. 可以通过优化算法来降低时间复杂度和空间复杂度

19、在图结构的应用中，假设要为一个城市的交通网络建模，其中节点表示交叉路口，边表示道路，并且需要计算两个地点之间的最短路径。以下哪种图算法最适合解决这个问题？（ ）
A. 深度优先搜索
B. 广度优先搜索
C. Dijkstra 算法
D. Floyd-Warshall 算法

20、设计一个基于光电二极管的光强度测量系统，能够实时测量环境光的强度，并将数据进行显示和存储。

21、设计一个数字信号调制解调多模式电路，能够支持多种调制解调方式，提高通信的灵活性。

22、利用射频技术设计一个蓝牙音频耳机，实现高质量的无线音频传输和控制功能。

23、设计一个用于卫星通信的低噪声放大器（LNA），工作频率在Ku波段，噪声系数小于1dB，增益大于20dB，阐述电路设计和器件选型。

24、数据结构是计算机存储、组织数据的方式。以下关于数据结构的描述，不准确的是（ ）
A. 数据结构旨在提高数据的存储效率和操作效率
B. 它是算法设计和分析的基础，影响着程序的性能
C. 数据结构只关注数据的存储，不考虑数据的处理逻辑
D. 常见的数据结构包括数组、链表、栈、队列等

25、根据传感器原理，设计一个用于桥梁健康监测的应变传感器系统，能够实时监测桥梁的受力情况。

26、设计一个基于DSP的语音识别系统，能够实现特定语音指令的识别和响应，给出系统的硬件架构和识别算法。

27、设计一个基于 PLC 的物料分拣系统，能够根据物料的颜色、形状等特征自动进行分拣。

28、设计一个基于 PLC 的风力发电控制系统，实现对风力发电机的转速、功率等参数的监测和控制。

29、快速排序是一种高效的排序算法，具有较好的平均性能。以下关于快速排序的描述，错误的是：（ ）
A. 快速排序通过选择一个基准元素，将数组分为小于和大于基准元素的两部分，然后对这两部分分别递归排序
B. 快速排序在最坏情况下的时间复杂度为 O(n^2) ，但这种情况很少出现
C. 快速排序的空间复杂度主要取决于递归调用的栈空间，通常为 O(log n)
D. 快速排序是一种稳定的排序算法，能够保证相同元素的相对顺序不变

30、根据模拟电路理论，设计一个用于医疗设备的生物电信号放大器，能够放大微弱的生物电信号，如心电、脑电等。

二、综合题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）某城市的公共交通卡管理系统需要记录用户的卡信息和消费记录，卡信息包括卡号、用户姓名、余额等，消费记录包括卡号、消费时间、消费金额、消费地点。请设计数据结构来存储这些数据，实现卡的充值、消费查询、余额提醒，并统计不同地点的消费情况。

2、（本题5分）一个在线点餐系统需要记录菜品信息和订单信息。菜品包括菜品ID、菜品名称、价格、图片、描述等，订单包括订单ID、用户ID、菜品列表、总价、下单时间等。设计数据结构来存储这些数据，能够快速查询菜品、生成订单、更新订单状态，并统计每种菜品的销售数量。

3、（本题5分）某电商平台的客户评价系统需要记录客户对商品的评价内容、评价星级、评价时间等信息。请设计数据结构来存储和管理这些评价数据，支持按商品、评价时间、评价星级等条件进行查询和统计，能够快速获取热门商品的评价信息和客户的总体满意度。

4、（本题5分）在一个在线论坛的帖子管理系统中，帖子有不同的主题、发布者、发布时间回复数量等属性。设计数据结构来存储帖子信息，支持帖子的发布、删除、置顶、加精等操作，能够快速按主题、发布时间、回复数量等条件对帖子进行排序和查询。

5、（本题5分）一个学校的考场安排管理系统需要存储考场的信息，如考场编号、考场位置、容纳人数、考试科目、考试时间等。系统要支持快速查找特定考场、按照容纳人数对考场进行排序、新增考场安排、修改考试时间、删除不再使用的考场。请选择恰当的数据结构，并详细说明算法和代码实现，以及性能评估。

三、简答题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）解释在平衡二叉搜索树中，删除操作可能导致的不平衡情况及相应的调整方法。

2、（本题5分）论述 AVL 树和红黑树在内存管理方面的差异和考虑因素。

3、（本题5分）解释图的有向图和无向图的区别，以及在实际应用中的不同情况。

4、（本题5分）论述如何判断一个二叉树是否为平衡二叉树，以及在不平衡时如何进行调整。

5、（本题5分）详细阐述在具有 n 个顶点的图中，如何使用深度优先搜索算法找出所有的简单回路，并给出具体的算法步骤和代码实现。

四、设计题（本大题共2个小题，共20分)
1、（本题10分）基于AVL树和图的深度优先搜索算法，设计一个程序，找出一个无向图中的所有环。

2、（本题10分）以哈希表为基础，设计一个在线考试系统的考生答题情况统计模块，能够快速统计各题的正确率。

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