呂梁學(xué)院《算法分析與設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線(xiàn)…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)呂梁學(xué)院

《算法分析與設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題2分，共30分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在一個(gè)分治算法的應(yīng)用中，如果子問(wèn)題的規(guī)模較小到一定程度時(shí)，不再繼續(xù)分解，而是直接求解。以下哪種判斷子問(wèn)題規(guī)模是否足夠小的方法可能是最合理的？（）A.當(dāng)子問(wèn)題的元素?cái)?shù)量小于某個(gè)固定值時(shí)B.當(dāng)子問(wèn)題的計(jì)算復(fù)雜度低于某個(gè)閾值時(shí)C.當(dāng)子問(wèn)題的規(guī)模與原始問(wèn)題的規(guī)模比例小于一定值時(shí)D.隨機(jī)決定是否繼續(xù)分解子問(wèn)題2、某算法需要對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行頻繁的插入、刪除和查找操作，同時(shí)要求這些操作的時(shí)間復(fù)雜度盡可能低。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能最適合用于實(shí)現(xiàn)該算法？（）A.數(shù)組B.鏈表C.二叉搜索樹(shù)D.哈希表3、在算法的穩(wěn)定性方面，以下關(guān)于穩(wěn)定排序算法的描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.相同元素在排序前后的相對(duì)順序保持不變B.穩(wěn)定排序算法在某些情況下性能優(yōu)于不穩(wěn)定排序算法C.冒泡排序是一種穩(wěn)定的排序算法，而快速排序是不穩(wěn)定的D.算法的穩(wěn)定性對(duì)于所有問(wèn)題都具有重要意義4、在貪心算法和動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的比較中，假設(shè)要解決一個(gè)資源分配問(wèn)題。以下哪種情況下動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法更有可能得到最優(yōu)解？（）A.問(wèn)題具有最優(yōu)子結(jié)構(gòu)性質(zhì)B.問(wèn)題的階段劃分不明顯C.貪心選擇策略不明顯D.以上情況都有可能5、在圖的最小生成樹(shù)算法中，Kruskal算法和Prim算法是兩種常見(jiàn)的算法。以下關(guān)于這兩種算法的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.Kruskal算法通過(guò)不斷選擇權(quán)值最小的邊，只要不形成環(huán)，來(lái)構(gòu)建最小生成樹(shù)B.Prim算法從一個(gè)起始節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，逐步擴(kuò)展生成樹(shù)，每次選擇與生成樹(shù)相連的權(quán)值最小的邊C.Kruskal算法的時(shí)間復(fù)雜度主要取決于邊的排序，通常為O(mlogm)，其中m是邊的數(shù)量D.Prim算法的時(shí)間復(fù)雜度總是低于Kruskal算法，因此在實(shí)際應(yīng)用中更優(yōu)6、在算法的正確性證明中，通常使用數(shù)學(xué)歸納法或者反證法。假設(shè)要證明一個(gè)排序算法的正確性，以下哪種方法可能更常用（）A.數(shù)學(xué)歸納法B.反證法C.兩者使用頻率相同D.以上方法都不常用7、在算法的復(fù)雜度分析中，大O記號(hào)用于表示算法的上界。假設(shè)一個(gè)算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2+nlogn)，隨著n的增大，其主要的增長(zhǎng)項(xiàng)是（）A.n^2B.nlognC.兩者增長(zhǎng)速度相同D.無(wú)法確定8、在算法的實(shí)際應(yīng)用中，假設(shè)要開(kāi)發(fā)一個(gè)實(shí)時(shí)的圖像識(shí)別系統(tǒng)。以下哪種算法特性是最為關(guān)鍵的？（）A.高準(zhǔn)確性B.低時(shí)間復(fù)雜度C.小空間復(fù)雜度D.良好的可擴(kuò)展性9、考慮一個(gè)背包問(wèn)題，背包的容量有限，有多個(gè)物品，每個(gè)物品有一定的價(jià)值和重量。要在不超過(guò)背包容量的前提下，使裝入背包的物品總價(jià)值最大。如果物品可以分割，以下哪種算法可以解決這個(gè)問(wèn)題？（）A.0-1背包問(wèn)題的動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法B.貪心算法C.回溯算法D.分支限界法10、某算法需要在一個(gè)字符串中查找最長(zhǎng)的回文子串?；匚淖哟侵笍那巴蠛蛷暮笸白x都相同的子串。以下哪種算法可以有效地解決這個(gè)問(wèn)題？（）A.暴力枚舉法B.中心擴(kuò)展法C.動(dòng)態(tài)規(guī)劃法D.以上方法都可以11、在算法的復(fù)雜度分析中，漸近符號(hào)（如大O、大Ω和大Θ）用于描述算法性能的增長(zhǎng)趨勢(shì)。假設(shè)我們正在分析一個(gè)算法的復(fù)雜度。以下關(guān)于漸近符號(hào)的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.如果一個(gè)算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)，則表示其運(yùn)行時(shí)間與輸入規(guī)模n呈線(xiàn)性增長(zhǎng)關(guān)系B.如果一個(gè)算法的時(shí)間復(fù)雜度為Ω(n^2)，則表示其運(yùn)行時(shí)間至少以輸入規(guī)模n的平方的速度增長(zhǎng)C.如果一個(gè)算法的時(shí)間復(fù)雜度為Θ(nlogn)，則表示其運(yùn)行時(shí)間在nlogn的上下界范圍內(nèi)D.對(duì)于同一個(gè)算法，其時(shí)間復(fù)雜度不可能同時(shí)為O(n)和Ω(n^2)12、算法的時(shí)間復(fù)雜度通常用大O記號(hào)表示，它描述了算法運(yùn)行時(shí)間隨輸入規(guī)模的增長(zhǎng)趨勢(shì)。以下關(guān)于時(shí)間復(fù)雜度的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是：時(shí)間復(fù)雜度越低的算法，在實(shí)際運(yùn)行中一定比時(shí)間復(fù)雜度高的算法快。不同的算法可能具有相同的時(shí)間復(fù)雜度，但實(shí)際運(yùn)行效率可能不同。那么，下列關(guān)于時(shí)間復(fù)雜度的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.常見(jiàn)的時(shí)間復(fù)雜度有O(1)、O(n)、O(n2)等B.算法的時(shí)間復(fù)雜度只考慮最壞情況下的運(yùn)行時(shí)間C.對(duì)于大規(guī)模輸入，時(shí)間復(fù)雜度低的算法更具優(yōu)勢(shì)D.時(shí)間復(fù)雜度可以通過(guò)分析算法的執(zhí)行步驟來(lái)確定13、想象一個(gè)需要對(duì)大量整數(shù)進(jìn)行排序的任務(wù)，數(shù)據(jù)量非常大，內(nèi)存有限。在這種情況下，需要選擇一種適合外部排序的算法。以下哪種算法可能是最有效的？（）A.冒泡排序，簡(jiǎn)單直觀(guān)但效率較低，對(duì)于大規(guī)模數(shù)據(jù)不適用B.快速排序，在內(nèi)存中性能優(yōu)秀，但不適合處理超出內(nèi)存容量的數(shù)據(jù)C.歸并排序，適合外部排序，通過(guò)分治和合并的方式進(jìn)行排序，但需要多次讀寫(xiě)磁盤(pán)D.插入排序，適用于少量數(shù)據(jù)的排序，對(duì)于大規(guī)模數(shù)據(jù)效率低下14、在設(shè)計(jì)一個(gè)算法來(lái)解決一個(gè)NP完全問(wèn)題時(shí)，如果希望在合理的時(shí)間內(nèi)找到一個(gè)較好的近似解，以下哪種策略可能是有用的？（）A.啟發(fā)式搜索B.隨機(jī)化算法C.局部搜索D.以上策略都可以15、考慮一個(gè)圖論問(wèn)題，例如在一個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)中找到兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑。以下哪種算法可能是最常用于解決這個(gè)問(wèn)題的？（）A.Dijkstra算法，用于求解單源最短路徑B.Floyd-Warshall算法，用于求解所有節(jié)點(diǎn)對(duì)之間的最短路徑C.A*算法，結(jié)合啟發(fā)式信息進(jìn)行搜索D.以上算法根據(jù)圖的性質(zhì)和具體需求選擇使用二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述如何證明算法的正確性。2、（本題5分）以最優(yōu)服務(wù)次序問(wèn)題為例，分析動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的解法。3、（本題5分）解釋插入排序在有序性較高數(shù)組中的時(shí)間復(fù)雜度優(yōu)勢(shì)。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)算法判斷一個(gè)字符串是否可以通過(guò)重新排列組合成為另一個(gè)字符串。探討算法的實(shí)現(xiàn)和時(shí)間復(fù)雜度。2、（本題5分）假設(shè)有一個(gè)圖，設(shè)計(jì)算法找出其中的關(guān)鍵路徑（決定整個(gè)項(xiàng)目完成時(shí)間的最長(zhǎng)路徑）。詳細(xì)分析算法的實(shí)現(xiàn)和復(fù)雜度。3、（本題5分）設(shè)計(jì)算法找出一個(gè)數(shù)組中的最長(zhǎng)連續(xù)遞增序列的長(zhǎng)度。探討算法的思路和優(yōu)化方法。4、（本題5分）給定一個(gè)有向無(wú)環(huán)圖和每個(gè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)重，設(shè)計(jì)算法找出從起始節(jié)點(diǎn)到終止節(jié)點(diǎn)的最大權(quán)重路徑。分析算法的實(shí)現(xiàn)和復(fù)雜度，以及在復(fù)雜圖結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。5、（本題5分）給定一個(gè)矩陣，設(shè)計(jì)一個(gè)算法將其順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度