西北大學《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗》2022-2023學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁西北大學

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗》2022-2023學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、設(shè)計一個基于LoRaWAN的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備，實現(xiàn)低功耗遠距離數(shù)據(jù)傳輸，給出硬件架構(gòu)和軟件流程。2、設(shè)計一個基于FPGA的圖像旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，能夠?qū)斎雸D像進行90度、180度和270度旋轉(zhuǎn)，說明算法和硬件實現(xiàn)。3、設(shè)計一個無線通信中的認知無線電頻譜感知和接入方案，分析頻譜利用效率。4、設(shè)計一個基于RFID技術(shù)的物品識別與管理系統(tǒng)，能夠快速準確地讀取標簽信息并進行數(shù)據(jù)處理。5、設(shè)計一個用于音頻放大器的反饋網(wǎng)絡(luò)，提高放大器的穩(wěn)定性和性能，給出反饋類型選擇和參數(shù)計算。6、根據(jù)通信原理，設(shè)計一個數(shù)字電視廣播發(fā)射系統(tǒng)，能夠?qū)⒁曨l和音頻信號進行調(diào)制并發(fā)射出去。7、設(shè)計一個基于FPGA的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠采集高速的模擬或數(shù)字信號，給出硬件設(shè)計和數(shù)據(jù)處理方法。8、設(shè)計一個音頻放大器功率擴展電路，能夠增加放大器的輸出功率，滿足更大功率的音頻播放需求。9、設(shè)計一個無線遙控器多功能電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對多個電器設(shè)備的控制，并且具有定時和場景模式功能。10、在一個多線程環(huán)境中，多個線程需要同時訪問和修改一個共享的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。為了保證數(shù)據(jù)的一致性和線程安全，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.線程安全的鏈表，通過加鎖機制保證并發(fā)訪問的正確性B.普通的數(shù)組，需要額外的同步機制來保證線程安全C.線程安全的哈希表，提供了內(nèi)置的同步機制D.樹，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，線程安全實現(xiàn)難度較大11、設(shè)計一個基于ZigBee的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠監(jiān)測土壤溫度、濕度、酸堿度等參數(shù)，并實現(xiàn)自動灌溉和施肥控制。12、設(shè)計一個基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能工廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化監(jiān)控和調(diào)度。13、運用電子信息工程知識，設(shè)計一個智能電網(wǎng)的監(jiān)控與管理系統(tǒng)，實現(xiàn)電力參數(shù)監(jiān)測、故障診斷和遠程控制。14、采用模擬電子技術(shù)設(shè)計一個差分放大器，用于抑制共模信號，放大差模信號。15、設(shè)計一個數(shù)字信號處理中窗函數(shù)的選擇和應(yīng)用方案，分析不同窗函數(shù)對信號處理結(jié)果的影響。16、設(shè)計一個高通數(shù)字濾波器，截止頻率為1kHz，采樣頻率為4kHz，采用雙線性變換法進行設(shè)計。17、設(shè)計一個簡單的通信基站發(fā)射機前端電路，工作頻率在900MHz，輸出功率為10W，給出射頻電路設(shè)計和功率放大器選型。18、設(shè)計一個衛(wèi)星通信系統(tǒng)中上行鏈路和下行鏈路的功率分配方案，考慮鏈路預(yù)算和干擾情況。19、設(shè)計一個音頻分頻器電路，將音頻信號分為高音、中音和低音，給出電路結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)計算。20、設(shè)計一個基于無線通信技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)灌溉控制系統(tǒng)，根據(jù)土壤濕度和氣象條件自動控制灌溉。21、在一個需要快速判斷兩個字符串是否具有相同字符集合的場景中，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最有效的？（）A.利用哈希表統(tǒng)計每個字符串中字符的出現(xiàn)次數(shù)，然后比較B.對字符串進行排序，然后比較排序后的結(jié)果C.使用樹存儲字符串的字符，然后進行比較D.通過棧對字符串進行處理和比較22、設(shè)計一個基于FPGA的數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，支持AM、FM、PM等調(diào)制方式。23、假設(shè)要實現(xiàn)一個LRU（最近最少使用）緩存淘汰策略，用于管理有限的內(nèi)存空間以存儲經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)。為了有效地實現(xiàn)這個策略，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵？（）A.雙向鏈表結(jié)合哈希表B.棧結(jié)合數(shù)組C.隊列結(jié)合樹D.堆結(jié)合鏈表24、設(shè)計一個簡單的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對生產(chǎn)線上設(shè)備的運行控制和狀態(tài)監(jiān)測，闡述系統(tǒng)的架構(gòu)和控制策略。25、設(shè)計一個基于數(shù)字電路的交通信號燈控制系統(tǒng)，要求能夠?qū)崿F(xiàn)紅、綠、黃三種燈的定時切換，并考慮特殊情況（如緊急車輛通行）的控制邏輯。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）闡述如何在一個有向圖中判斷是否存在回路，給出算法步驟和實現(xiàn)代碼，并分析其時間復(fù)雜度。2、（本題5分）詳細說明字符串匹配的BF算法和KMP算法的基本思想，比較它們在不同情況下的性能優(yōu)劣。3、（本題5分）論述如何檢測圖是否為二部圖，并說明其在實際問題中的應(yīng)用。4、（本題5分）解釋如何在一個帶權(quán)無向圖中計算任意兩個頂點之間路徑的最大權(quán)值和最小值之差。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個基于字典樹的存儲結(jié)構(gòu)來存儲英文單詞，實現(xiàn)單詞的快速查找和前綴匹配功能。2、（本題5分）設(shè)計一個基于鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于存儲學生的成績信息，包括學號、姓名和成績，實現(xiàn)添加、刪除、查找和修改學生成績的功能。3、（本題5分）設(shè)計一個程序，利用圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示社交網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)好友推薦功能，根據(jù)共同好友數(shù)量進行推薦。4、（本題5分）詳細設(shè)計B樹中節(jié)點插入導致上溢的處理算法，進行實際測試。5、（本題5分）設(shè)計一個算法，在一個有向圖中找出距離指定頂點最遠的頂點。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一個在線視頻會議系統(tǒng)需要管理參會人員、會議主題、會議時間、會議記錄等信息。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)會議的安排、人員的邀請、會議記錄的保存和查詢，支持多人同時在線交流和互動。2、（本題10分）在一個在線考試的監(jiān)考系統(tǒng)中，需要實時記錄考生的答題情況、交卷時間、是否作弊等信息。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來保障考