西北大学《数据结构实验》2022-2023学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页西北大学

《数据结构实验》2022-2023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、设计一个基于LoRaWAN的物联网终端设备，实现低功耗远距离数据传输，给出硬件架构和软件流程。2、设计一个基于FPGA的图像旋转系统，能够对输入图像进行90度、180度和270度旋转，说明算法和硬件实现。3、设计一个无线通信中的认知无线电频谱感知和接入方案，分析频谱利用效率。4、设计一个基于RFID技术的物品识别与管理系统，能够快速准确地读取标签信息并进行数据处理。5、设计一个用于音频放大器的反馈网络，提高放大器的稳定性和性能，给出反馈类型选择和参数计算。6、根据通信原理，设计一个数字电视广播发射系统，能够将视频和音频信号进行调制并发射出去。7、设计一个基于FPGA的高速数据采集系统，能够采集高速的模拟或数字信号，给出硬件设计和数据处理方法。8、设计一个音频放大器功率扩展电路，能够增加放大器的输出功率，满足更大功率的音频播放需求。9、设计一个无线遥控器多功能电路，能够实现对多个电器设备的控制，并且具有定时和场景模式功能。10、在一个多线程环境中，多个线程需要同时访问和修改一个共享的数据结构。为了保证数据的一致性和线程安全，以下哪种数据结构可能是最合适的？（）A.线程安全的链表，通过加锁机制保证并发访问的正确性B.普通的数组，需要额外的同步机制来保证线程安全C.线程安全的哈希表，提供了内置的同步机制D.树，结构复杂，线程安全实现难度较大11、设计一个基于ZigBee的智能农业监测系统，能够监测土壤温度、湿度、酸碱度等参数，并实现自动灌溉和施肥控制。12、设计一个基于物联网技术的智能工厂生产管理系统，实现生产过程的自动化监控和调度。13、运用电子信息工程知识，设计一个智能电网的监控与管理系统，实现电力参数监测、故障诊断和远程控制。14、采用模拟电子技术设计一个差分放大器，用于抑制共模信号，放大差模信号。15、设计一个数字信号处理中窗函数的选择和应用方案，分析不同窗函数对信号处理结果的影响。16、设计一个高通数字滤波器，截止频率为1kHz，采样频率为4kHz，采用双线性变换法进行设计。17、设计一个简单的通信基站发射机前端电路，工作频率在900MHz，输出功率为10W，给出射频电路设计和功率放大器选型。18、设计一个卫星通信系统中上行链路和下行链路的功率分配方案，考虑链路预算和干扰情况。19、设计一个音频分频器电路，将音频信号分为高音、中音和低音，给出电路结构和元件参数计算。20、设计一个基于无线通信技术的智能农业灌溉控制系统，根据土壤湿度和气象条件自动控制灌溉。21、在一个需要快速判断两个字符串是否具有相同字符集合的场景中，以下哪种数据结构和算法的组合可能是最有效的？（）A.利用哈希表统计每个字符串中字符的出现次数，然后比较B.对字符串进行排序，然后比较排序后的结果C.使用树存储字符串的字符，然后进行比较D.通过栈对字符串进行处理和比较22、设计一个基于FPGA的数字信号调制解调系统，支持AM、FM、PM等调制方式。23、假设要实现一个LRU（最近最少使用）缓存淘汰策略，用于管理有限的内存空间以存储经常访问的数据。为了有效地实现这个策略，以下哪种数据结构是关键？（）A.双向链表结合哈希表B.栈结合数组C.队列结合树D.堆结合链表24、设计一个简单的工业自动化控制系统，实现对生产线上设备的运行控制和状态监测，阐述系统的架构和控制策略。25、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、黄三种灯的定时切换，并考虑特殊情况（如紧急车辆通行）的控制逻辑。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）阐述如何在一个有向图中判断是否存在回路，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）详细说明字符串匹配的BF算法和KMP算法的基本思想，比较它们在不同情况下的性能优劣。3、（本题5分）论述如何检测图是否为二部图，并说明其在实际问题中的应用。4、（本题5分）解释如何在一个带权无向图中计算任意两个顶点之间路径的最大权值和最小值之差。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个基于字典树的存储结构来存储英文单词，实现单词的快速查找和前缀匹配功能。2、（本题5分）设计一个基于链表的数据结构，用于存储学生的成绩信息，包括学号、姓名和成绩，实现添加、删除、查找和修改学生成绩的功能。3、（本题5分）设计一个程序，利用图的数据结构表示社交网络，实现好友推荐功能，根据共同好友数量进行推荐。4、（本题5分）详细设计B树中节点插入导致上溢的处理算法，进行实际测试。5、（本题5分）设计一个算法，在一个有向图中找出距离指定顶点最远的顶点。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一个在线视频会议系统需要管理参会人员、会议主题、会议时间、会议记录等信息。设计数据结构来实现会议的安排、人员的邀请、会议记录的保存和查询，支持多人同时在线交流和互动。2、（本题10分）在一个在线考试的监考系统中，需要实时记录考生的答题情况、交卷时间、是否作弊等信息。设计数据结构来保障考