山东大学数据结构与算法课程设计实验2外排序实验报告（配图，配代码，详细解释，时间复杂度分析） 含数据结构与算法描述（整体思路描述，所需要的数据结构与算法）测试结果（测试输入，测试输出）实现源代码（本实验的全部源程序代码，程序风格清晰易理解，有充分的注释） 问题描述： 应用竞赛树结构模拟实现外排序。 基本要求： （1）设计并实现最小输者树结构ADT，ADT中应包括初始化、返回赢者，重构等基本操作。 （2）应用最小输者树设计实现外排序，外部排序中的生成最初归并串以及K路归并都应用竞赛树结构实现； （3）随机创建一个较长的文件作为外排序的初始数据；设置归并路数以及缓冲区的大小；获得外排序的访问磁盘的次数并进行分析。可采用小文件来模拟磁盘块。

在雷达技术领域，MATLAB作为一个强大的数学计算和仿真工具，被广泛用于雷达信号处理的教学与研究。本教程“雷达入门课系列文章(1)_基于MATLAB的雷达信号处理实验教程”将带你逐步走进雷达的世界，通过MATLAB实现一系列关键的雷达处理技术。 我们来了解LFM（线性调频）信号的产生。LFM信号是雷达系统中常用的一种脉冲压缩信号，它的频率随着时间线性变化。在MATLAB中，可以利用`chirp`函数生成这种信号，通过设定起始频率、结束频率和持续时间，能够得到所需的LFM脉冲。LFM信号的特点是具有宽的频带宽度和窄的脉冲宽度，这在提高雷达探测距离分辨率和减少发射功率的同时，保持了良好的距离分辨能力。 接着，我们将探讨脉冲压缩技术。脉冲压缩是提高雷达系统性能的关键手段，它通过在发射端使用宽带信号，在接收端进行匹配滤波来实现。在MATLAB中，可以使用自相关函数或者设计合适的滤波器（如FIR或IIR滤波器）实现脉冲压缩，从而显著提高雷达的测距精度和目标分辨率。 接下来，我们将学习CFAR（恒虚警率）检测。在雷达信号处理中，CFAR算法能帮助我们从噪声背景中有效检测出目标信号，确保在不同环境条件下保持恒定的虚警率。MATLAB提供了多种CFAR检测算法实现，如细胞平均法、邻近窗口比较法等，通过对回波数据进行处理，可以有效地抑制雷达杂波并识别出潜在的目标。 再来说说和差波束测角技术。雷达天线阵列可以通过合成不同的波束来获取目标的角度信息。在MATLAB中，我们可以利用天线阵列的和差信号特性，通过模拟信号的相位差来实现角度估计。这种方法称为波束形成，它能提供方位角和仰角的二维角度信息，对于多目标的跟踪和识别至关重要。 这个基于MATLAB的雷达信号处理实验教程将带你深入理解雷达系统的核心原理，通过实际操作提升理论知识的理解和应用能力。在学习过程中，你可以尝试修改参数，观察结果的变化，以加深对这些概念的理解。通过这样的实践，你将能够熟练掌握雷达信号处理中的重要技术，并为未来深入研究雷达系统打下坚实基础。

实验一 基于 MPI 实现埃拉托斯特尼筛法及性能优化 一．实验目的 本实验旨在让学生掌握分布式并行计算的基本概念和MPI（Message Passing Interface）编程技术，通过实现埃拉托斯特尼筛法，理解并行计算在解决大规模计算问题时的优势。同时，学生将学习如何进行并行程序的性能分析与优化，包括加速比、并行效率的计算，并对实验结果进行深入解读。 二．实验内容 1. 学习MPI的基本通信机制，包括进程创建、进程间消息传递等。 2. 编写并运行基于MPI的埃拉托斯特尼筛法程序，实现分布式环境下的素数筛选。 3. 对并行程序进行性能分析，包括计算加速比和并行效率。 4. 根据性能分析结果，对程序进行优化，提高并行效率。 三．实验要求 1. 使用C或Fortran语言，结合MPI库编写埃拉托斯特尼筛法的并行程序。 2. 设计合理的数据分配策略，如按块分配，确保并行计算的负载均衡。 3. 提供程序运行结果的截图，包括不同进程数下的运行时间，展示加速比和并行效率曲线。 4. 分析并解释加速比的变化趋势和并行效率降低的原因，探讨可能的优化方案。 四．实验报告 实验报告应包含以下内容： 1. 实验环境介绍：操作系统、MPI版本、编译器等。 2. 算法描述：简述埃拉托斯特尼筛法的原理。 3. 并行设计：详细说明并行化过程中数据的分配、同步和通信机制。 4. 实验结果：展示并解释不同进程数下的运行时间、加速比和并行效率曲线。 5. 性能分析：分析并行程序的性能瓶颈，解释加速比变化的原因。 6. 优化策略：提出并实施优化方案，对比优化前后的性能差异。 附录 1 MPI 环境配置 这部分提供配置MPI开发环境的步骤，包括安装MPI库、设置环境变量等。 附录 2 埃拉托斯特尼素数筛选原理 详细阐述埃拉托斯特尼筛法的数学原理，解释如何通过排除倍数来找到素数。 附录 3 埃拉托斯特尼筛法 MPI 实现 1. 数据块分配方法：描述如何将待筛选的整数范围划分给各个进程，确保工作负载的均衡。 2. 初始版并行代码代码说明：解析并行代码的结构，解释关键函数和通信过程。 附录 4 优化思路 1. 去掉待筛选偶数：由于所有偶数都不是素数（除了2），优化方案可以避免处理偶数，节省计算资源。 2. 其他可能的优化：如减少不必要的通信，利用局部信息减少全局同步等。 通过本实验，学生不仅能掌握并行计算的基本技能，还能培养解决实际问题的能力，为后续更复杂的并行算法设计和优化打下基础。

【C与C++程序设计学习与实验系统】是一款专为初学者和进阶者设计的集成开发环境（IDE），它提供了全面的C语言和C++编程支持，旨在帮助用户更好地理解和实践这两种强大的编程语言。这款系统的核心功能在于提供了一个友好的界面，用于编写、编译和运行C和C++代码，使得学习过程更加直观和高效。 C语言是计算机科学的基础，由Dennis Ritchie在1972年创建，以其高效、灵活和接近机器语言的特点而被广泛应用。C语言的学习主要包括以下几个方面： 1. **基本语法**：包括变量定义、数据类型（如int, char, float等）、运算符、控制结构（如if语句、switch语句、for循环、while循环）以及函数的使用。 2. **指针**：C语言的精髓之一，能够直接操作内存，掌握指针的使用是理解和编写高效C程序的关键。 3. **预处理指令**：如#include、define和宏定义，它们在编译阶段起作用，用于包含头文件、定义常量和进行文本替换。 4. **内存管理**：了解栈和堆的概念，学习如何动态分配和释放内存（malloc和free函数）。 5. **文件操作**：学习如何打开、读写和关闭文件，这对于数据持久化和程序间交互至关重要。 C++是在C语言基础上发展起来的面向对象编程语言，由Bjarne Stroustrup在1983年提出。C++扩展了C语言，引入了类、对象、继承、多态和模板等概念，使得代码更加模块化和可重用。学习C++时，应关注以下内容： 1. **面向对象编程**：理解类和对象的概念，掌握封装、继承和多态的基本原理和实现方式。 2. **STL（Standard Template Library）**：包括容器（如vector, list, map等）、算法和迭代器，是C++的重要组成部分，能大幅提升代码效率。 3. **异常处理**：通过try、catch和throw关键字进行错误处理，提高程序的健壮性。 4. **模板**：学习如何编写通用的代码，实现函数和类的泛型化。 5. **流I/O**：使用iostream库进行输入输出操作，如cin和cout，以及文件流fstream的使用。 【C IDE C++】标签表明这个系统集成了C和C++的开发环境，可能包括代码编辑器、编译器（如GCC或Clang）、调试器等功能。用户可以在这个环境中直接编写代码，通过集成的编译器进行编译，如果出现错误，系统会显示错误信息，帮助用户定位和修复问题。此外，实验系统可能还提供了示例代码、教程资源和自动评分功能，以辅助学习和评估。 "C与C++程序设计学习与实验系统"是一个全面的工具，涵盖了从基础知识到高级特性的学习路径，对于编程初学者和爱好者来说，它是一个宝贵的资源，能够帮助他们快速掌握C和C++编程技能。通过实际操作和不断练习，用户可以在系统中加深对这两种语言的理解，提升编程能力。

SVC无功功率控制及电压稳定性研究——基于静止无功补偿器装置的仿真分析与实验研究。,SVC静止无功补偿器装置仿真，SVCTSCTCRFC，可得到电网电压(补偿后电流)，负荷电流，通过dq检测计算得到负荷无功功率，输出无功功率。 ,SVC静止无功补偿器装置仿真; 补偿后电流; 电网电压; 负荷电流; dq检测计算; 负荷无功功率; 输出无功功率。,SVC仿真：无功功率补偿与输出控制 在现代电力系统中，静止无功补偿器装置（SVC）是一种用于改善电力系统性能的关键设备。SVC的主要功能是动态调节电网中的无功功率，从而提高电压稳定性，减少电压波动和闪变，优化整个电网的运行效率。由于其在电力系统中的重要作用，对SVC的研究和仿真分析显得尤为重要。 SVC的核心功能是进行无功功率的补偿。无功功率与有功功率共同构成了电力系统中传输的总功率。与有功功率不同的是，无功功率不对外做功，但它对于维持电气设备的正常工作是必不可少的。SVC通过补偿电网中的无功功率，可以有效提升电压水平，保持电网的稳定性。 在进行SVC的仿真分析时，需要关注的主要参数包括电网电压、补偿后的电流以及负荷电流。通过对这些参数的模拟和分析，可以评估SVC对电网性能的影响。在这些参数的计算中，dq检测技术被广泛应用。dq检测技术是一种常用的同步旋转坐标系下的交流信号分析方法，它能够将三相交流信号转换为直流或等效直流信号，便于进行更精确的控制和分析。 在SVC的仿真研究中，负荷无功功率的计算也是一个重要的方面。通过dq检测计算得到的负荷无功功率，可以评估SVC补偿装置的性能，并对电力系统的无功功率进行优化配置。输出无功功率是SVC进行无功补偿的直接结果，其大小和方向需要根据电网的实际运行情况动态调整。 SVC在电力系统中的应用，不仅限于无功功率的补偿。它还可以与其他设备如串联电容器（TCR）、固定电容器（TSC）等配合使用，形成综合的无功补偿策略，进一步提高电力系统的稳定性和传输效率。通过仿真分析，研究人员可以验证SVC及其控制系统的设计是否合理，以及是否满足电网运行的要求。 此外，SVC的研究不仅局限于仿真分析，还需要结合实际的实验研究来验证理论的正确性。实验研究能够为SVC的设计和优化提供实证支持，确保仿真分析结果的可靠性。 SVC无功功率控制及电压稳定性的研究，通过基于静止无功补偿器装置的仿真分析与实验研究，能够有效地解决电力系统运行中的无功功率问题，提升电网的稳定性和可靠性。通过对电网电压、补偿后电流、负荷电流以及负荷无功功率的分析计算，可以进一步优化SVC的设计和应用，实现电网性能的全面提升。

汽包锅炉高效给水控制：单级三冲量与串级三冲量的设计与仿真分析,汽包锅炉给水控制系统的设计与仿真研究：基于Matlab Simulink的单级三冲量与串级三冲量控制策略及其实验效果分析,汽包锅炉给水控制系统设计与仿真（matlab simulin单级三冲量，串级三冲量，控制效果嘎嘎好。 simulink环境下的仿真。 有参考文档和使用说明。 ,汽包锅炉给水; 控制设计; 仿真; MATLAB Simulink; 单级三冲量; 串级三冲量; 控制效果; 参考文档,锅炉给水控制系统的设计与仿真研究 汽包锅炉是一种广泛应用于电力、工业领域的热能设备，其高效给水控制对于保障锅炉安全稳定运行至关重要。本文综合分析了汽包锅炉给水控制系统的设计与仿真，特别关注了单级三冲量和串级三冲量控制策略，并利用Matlab Simulink软件进行仿真分析。这些控制策略在保证汽包水位稳定的同时，提高了锅炉运行的可靠性和能效。 单级三冲量控制策略是基于汽包水位、给水流量和蒸汽流量三个变量来进行控制，通过单回路控制实现水位的快速调节。而串级三冲量控制策略则是将主回路和辅助回路相结合，主回路负责汽包水位的快速响应，辅助回路通过给水流量和蒸汽流量来精细调节，两者相互配合以达到更好的控制效果。这两种控制策略都已在Matlab Simulink环境下进行了仿真验证，结果显示控制效果显著，能够有效应对工业生产中的各种动态变化。 本文档还包括了设计仿真时的参考文档和使用说明，为读者提供了学习和实践的基础。文档中的引言部分详细介绍了汽包锅炉给水控制系统的研究背景、意义和研究方法，为理解控制系统设计提供了必要的理论支持。此外，HTML格式的文件则可能是对仿真模型和实验效果的详细描述，有助于理解仿真的操作过程和结果。 从文件名称列表中可以发现，大部分文件均以“汽包锅炉给水控制系统设计与仿真”为题，但包含了不同的引言和介绍部分，这可能意味着文档作者在不同阶段对论文进行了修改和补充。而图片文件“2.jpg”的存在则表明，文档中可能含有相关的图表或流程图，用于直观展示控制系统的设计和仿真效果。 汽包锅炉给水控制系统的仿真研究是当前工业自动控制领域中的一个重要课题。通过本文的研究，可以为工程技术人员提供一套完整的设计和仿真方案，有助于提升锅炉给水控制的技术水平，确保生产安全和能源的高效利用。

在现代船舶技术的发展中，无人船舶已经成为一项重要的研究领域。随着计算机技术、自动控制技术以及人工智能技术的不断发展，无人船舶的研究也逐渐深入。本文主要探讨了无人船舶在操纵运动中的回转实验和Z型实验的模拟仿真，以及基于PID控制器的航向控制技术。 我们来看无人船舶操纵运动中的回转实验。在船舶操纵性研究中，Nomoto模型是分析船舶运动特性的重要手段。Nomoto模型主要分为线性和非线性两种类型。线性模型适用于小角度操纵时的情况，而非线性模型则能更准确地模拟大角度操纵时的复杂行为。通过利用Simulink仿真软件，研究者可以建立相应的模型，模拟无人船舶在各种操纵条件下的动态响应，从而预测其运动性能。 接下来是Z型实验，这是一种标准的船舶操纵性能评估方法。通过模拟船舶在特定速度和转向下的Z型运动轨迹，可以评估其操纵性和稳定性。在仿真过程中，研究者需要考虑诸如船舶质量、惯性、阻力系数等多种参数，确保模拟实验的准确性。 除此之外，基于PID（比例-积分-微分）控制器的航向控制技术是确保无人船舶稳定航行的关键。PID控制器通过调整控制输入（如舵角）来减少输出（船舶的实际航向）与期望航向之间的偏差。在实际应用中，可能需要根据不同的海洋环境和船舶状态动态调整PID参数，以获得最佳的控制效果。 从给出的文件名称列表中可以看出，文档内容涉及了对无人船舶操纵运动的研究、燃料电池模型以及多孔介质流动物理场的耦合分析等。其中，燃料电池模型和多孔介质流动物理场的耦合分析可能是从能源利用和推进系统角度对无人船舶进行的深入探讨。这显示了无人船舶研究的多学科交叉特性，不仅包括了传统的船舶操纵和控制系统，还涵盖了新能源技术和流体力学等前沿科技。 而文件中提及的“探索无人船舶的操纵运动回转与型实验仿真基.doc”、“船舶无人艇无人船线性及非线性响应型操纵运.html”、“探索船舶无人艇非线性响应与型实验的.txt”和“探索无人船舶操纵运动中的与响应模型基于仿.txt”等标题，都表明了研究者试图通过模拟仿真来深入理解无人船舶的操纵性能，并探索其操纵模型。 此外，“船舶无人艇无人船技术分析文章一引言随着科技.txt”和“船舶无人艇无人船技术分析线性及非线性响应型操纵运.txt”两篇文章可能包含了对无人船舶技术发展背景、研究现状以及未来趋势的综述和分析。 无人船舶技术的研究不仅需要深厚的理论基础，还需要不断的实践探索和技术创新。通过对无人船舶操纵运动的回转实验和Z型实验的模拟仿真，以及基于PID控制器的航向控制技术的研究，可以为未来无人船舶的设计和应用提供重要的理论和技术支持。

在自动化控制系统领域，PLC（可编程逻辑控制器）是实现工业控制的核心设备。Rockwell Automation推出的RSLogix 5000是用于编程ControlLogix等Logix系列PLC的软件工具。RSLogix 5000提供了丰富的编程语言和方法，其中包括用户自定义指令（Add-On Instructions, AOIs），这是一个允许开发者封装逻辑以供重复使用的重要功能。 用户自定义指令是一种代码重用机制，它允许开发者创建封装了特定功能的代码模块。这些模块可以像内置指令一样在项目中重复使用，从而提高编程效率，简化维护，并增强程序的一致性。用户自定义指令在RSLogix 5000软件的V16版本中得到了增强，增加了更高效的代码重用方式和更灵活的编程选项。 在RSLogix 5000 V16中创建用户自定义指令的基本流程包括： 1. 启动RSLogix 5000并创建一个新项目。在此过程中，用户需要规划如何设计指令，包括选择指令的名称、参数、局部变量等。这个阶段的准备工作对于最终指令的功能实现至关重要。 2. 设计指令框架，选择指令逻辑的表示语言。RSLogix 5000支持使用梯形图（Ladder Diagram, LD）、功能块图（Function Block Diagram, FBD）和结构化文本（Structured Text, ST）等不同编程语言来实现用户自定义指令。用户需根据自身和项目的需要，选择合适的编程语言。 3. 定义指令的预扫描和后扫描行为。预扫描行为通常用于初始化或设置环境，而后扫描行为则用于处理指令执行后需要完成的特定任务。 4. 为指令定义参数和局部标签结构。参数允许指令与外部环境交换信息，而局部标签用于在指令内部存储临时数据。合理地设计参数和标签结构，对于确保指令正确执行和维护代码的可读性都非常重要。 5. 创建指令后，RSLogix 5000提供了上下文视图功能，使开发者能够查看指令在具体使用实例下的逻辑，这对于在线故障处理和调试工作非常有帮助。 6. 开发者可以为自定义指令添加帮助信息，使得其他用户在使用指令时能够更好地理解其功能和用法。 7. 为了保护自定义指令不被未授权修改，RSLogix 5000提供了源代码保护功能，可以限制对用户自定义指令的访问权限，确保知识产权不受侵犯。 在本实验中，我们将创建一个适用于工厂中所有泵控制的用户自定义指令。工厂中的泵可能需要启动、停止和监控运行状态等操作。通过创建一个可重用的用户自定义指令，我们可以简化控制逻辑的实现，提升代码的整洁性和可维护性。 创建用户自定义指令时，需要注意以下几点： - 一旦选择了实现自定义指令的语言（梯形图、功能块图或结构化文本），就不能再更改这个选择。如果需要更改，必须重新开始整个创建过程。 - 在设计参数和局部变量时，需要考虑指令的通用性和特定的运行需求，保证在不同的使用场景下都能正确工作。 - 实验中提到，创建用户自定义指令需要大约75分钟的实验时间，这反映了完成指令设计和测试的复杂程度。 在RSLogix 5000 V16中掌握用户自定义指令的创建和使用，对于自动化项目的开发人员来说是一项重要的技能。它不仅可以提高开发效率，还可以提升系统的稳定性和安全性。随着自动化技术的不断发展，这种编程方法将会越来越受到重视。

基于PyTorch的Embedding和LSTM的自动写诗实验LSTM (Long Short-Term Memory) 是一种特殊的循环神经网络（RNN）架构，用于处理具有长期依赖关系的序列数据。传统的RNN在处理长序列时往往会遇到梯度消失或梯度爆炸的问题，导致无法有效地捕捉长期依赖。LSTM通过引入门控机制（Gating Mechanism）和记忆单元（Memory Cell）来克服这些问题。 以下是LSTM的基本结构和主要组件： 记忆单元（Memory Cell）：记忆单元是LSTM的核心，用于存储长期信息。它像一个传送带一样，在整个链上运行，只有一些小的线性交互。信息很容易地在其上保持不变。 输入门（Input Gate）：输入门决定了哪些新的信息会被加入到记忆单元中。它由当前时刻的输入和上一时刻的隐藏状态共同决定。 遗忘门（Forget Gate）：遗忘门决定了哪些信息会从记忆单元中被丢弃或遗忘。它也由当前时刻的输入和上一时刻的隐藏状态共同决定。 输出门（Output Gate）：输出门决定了哪些信息会从记忆单元中输出到当前时刻的隐藏状态中。同样地，它也由当前时刻的输入和上一时刻的隐藏状态共同决定。 LSTM的计算过程可以大致描述为： 通过遗忘门决定从记忆单元中丢弃哪些信息。 通过输入门决定哪些新的信息会被加入到记忆单元中。 更新记忆单元的状态。 通过输出门决定哪些信息会从记忆单元中输出到当前时刻的隐藏状态中。 由于LSTM能够有效地处理长期依赖关系，它在许多序列建模任务中都取得了很好的效果，如语音识别、文本生成、机器翻译、时序预测等。

在当今社会，信息技术的迅猛发展，使得软件架构在设计和开发大型软件系统中变得越来越重要。西北工业大学软件架构课程的实验作业，正是为了让学生们通过实践，深入理解和掌握软件架构的关键概念。课程涵盖了从基础概念到复杂架构模式的学习，再到架构决策和评估，最终完成一个具有特定需求的真实世界软件系统的架构设计。 实验报告的撰写是一项非常重要的技能。它不仅需要清晰地阐述问题、设计思路、实现过程，还需要对实验结果进行深入的分析。这对于软件工程师来说是一项必备的技能，因为它能帮助我们有效地沟通想法和解决方案。 接下来，实验1通常会介绍软件架构的基础概念，如模块化、分层架构、组件化等。这些是设计大型软件系统的基础，学生需要通过设计一个简单的系统来理解不同组件之间的交互，并绘制架构图。这不仅锻炼了学生的系统设计能力，也加深了他们对软件架构基础概念的理解。 实验2则更进一步，涉及到架构模式的学习。例如，学生可能会学习客户端-服务器模式、微服务架构、事件驱动架构等。通过应用这些模式设计一个相对复杂的系统，学生可以理解这些架构模式在实际场景中的应用。这是理论与实践相结合的过程，不仅加深了学生对这些架构模式的理解，也锻炼了他们的实践能力。 实验3可能会涉及到架构决策和评估，包括性能、可扩展性、可维护性和安全性等方面的考虑。学生需要分析不同架构决策对系统的影响，并进行相应的优化。这是对软件架构知识的深入学习，也是对学生系统思考能力和问题解决技巧的提升。 实验4是一个综合性实验，要求学生运用前面所学的知识，设计一个具有特定需求的真实世界软件系统的架构。这可能涉及到技术选型、风险评估以及架构演进的讨论。这是对学生所学知识的综合运用，也是对学生系统设计能力的最终检验。 此外，课堂作业是对实验内容的补充，包括阅读材料、案例研究或理论问题解答，以确保学生全面理解软件架构的理论基础。这些作业可以帮助学生更好地理解和掌握软件架构的理论知识，为实践打下坚实的基础。 西北工业大学软件架构课程的实验作业，通过一系列由浅入深的实验设计，不仅让学生们学习到软件架构的原理，还提升了他们的系统思考能力和问题解决技巧。这对于他们未来在软件开发领域的工作具有重要意义。在软件行业中，良好的架构设计是保证项目成功的关键。它能够确保代码的可读性、可维护性和可扩展性，从而降低长期的维护成本。因此，软件架构的学习和实践是每个IT专业人员职业生涯中不可或缺的一部分。通过这些实验，学生们不仅能够为未来的职业生涯打下坚实的基础，也能够更好地适应日新月异的技术变革，成为适应未来软件开发需求的专业人才。