信阳师范大学《数据结构实验》2022-2023学年第一学期期末试卷

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2022-2023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15个小题，每小题1分，共15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、根据传感器技术，设计一个用于环境监测的空气质量检测系统，能够检测多种污染物的浓度。2、设计一个基于FPGA的数字信号加密系统，实现对数字信号的加密和解密，阐述加密算法和硬件实现。3、根据传感器技术，设计一个用于工业环境的粉尘浓度监测系统，及时预警粉尘超标情况。4、设计一个基于数字滤波器的信号去噪系统，分析去噪效果和对原始信号的保真度。5、设计一个可编程逻辑器件（PLD）实现的简单数字逻辑功能，如加法器、计数器等，进行功能验证和性能评估。6、设计一个基于单片机的水质净化设备控制系统，能够根据水质参数自动控制净化过程。7、设计一个基于CPLD的逻辑控制电路，实现特定的逻辑功能，包括电路设计和功能仿真。8、利用电力电子技术设计一个光伏逆变器，将太阳能板产生的直流电转换为交流电并入电网。9、设计一个音频滤波器参数优化电路，能够根据输入音频信号的特点自动优化滤波器的参数，提高音频质量。10、设计一个音频功率放大器，采用甲类放大方式，在8Ω负载下输出功率不小于10W，给出电路设计和热设计。11、设计一个智能水质监测系统，能够实时监测水质参数如pH值、溶解氧等，并进行数据传输和分析，阐述系统的硬件架构和软件功能。12、设计一个简单的太阳能充电控制器，能够将太阳能电池板输出的电能有效地存储到蓄电池中，并防止过充和过放。13、设计一个基于模拟比较器和触发器的脉冲整形电路，将不规则脉冲整形为标准脉冲。14、设计一个基于Wi-Fi的智能家电控制系统，能够通过手机APP远程控制家中的电视、空调、冰箱等家电设备的开关和工作模式。15、利用射频技术设计一个无线传感器网络的网关设备，实现传感器节点与上位机之间的数据通信和协议转换。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细说明如何在一个无向图中进行最小生成树的Kruskal算法的优化，给出算法步骤和实现代码，并分析其效果。2、（本题5分）深入解释在具有n个顶点的有向图中，如何计算顶点的拓扑排序序列的个数，并给出一种有效的计算方法和代码示例。3、（本题5分）详细阐述在图的深度优先遍历算法中，如何使用递归和非递归的方式实现，以及如何避免重复访问节点。4、（本题5分）在图的存储中，如何处理大图？有哪些优化方法和算法适用于大图的存储和遍历？三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某旅游公司的旅游线路管理系统需要存储旅游线路的信息，如线路编号、线路名称、行程安排、价格、成团人数等。系统要能够快速查找特定线路、按照价格对线路进行排序、新增旅游线路、修改线路信息、删除冷门线路。请设计合适的数据结构和算法，并给出代码实现和性能评估。2、（本题5分）某公司的客户关系管理系统需要存储客户的基本信息、购买记录、投诉建议和跟进状态等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现客户信息的添加、删除、查找和修改，购买记录的分析，投诉建议的处理和跟进状态的更新，并能够对客户进行分类和价值评估。3、（本题5分）一个健身房管理系统需要记录会员的信息、锻炼计划、课程预约和消费记录。设计数据结构来优化会员管理和服务提供。4、（本题5分）一个在线游戏的排行榜系统需要对玩家的得分进行实时更新和排名。得分信息以斐波那契堆的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）玩家得分增加或减少时更新排名；（2）查找排名前N的玩家；（3）删除某个玩家的得分记录；（4）计算排名的平均得分。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。5、（本题5分）某城市的交通管理系统需要实时监控道路的车流量，并根据车流量调整信号灯的时间。设计一种数据结构和算法，能够快速地统计各个路段的车流量，并及时更新信号灯的控制策略。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）采用邻接多重表存储无向图，设计深度优先搜索和广度优先搜索算法，并进行性能对比。2、（本题10分）设计一个算法，在一个二叉树中找出所有节点值在给定范围