算法分析与设计习题集整理
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算法分析与设计习题集整理
第一章算法引论
一、填空题:
1、算法运行所需要的计算机资源的量,称为算法复杂性,主要包括时间复杂度和空间复杂度。
2、多项式10()m m A n a n a n a =+++L 的上界为O(n m
)。 3、算法的基本特征:输入、输出、确定性、有限性 、可行性 。
4、如何从两个方面评价一个算法的优劣:时间复杂度、空间复杂度。
5、计算下面算法的时间复杂度记为: O(n 3) 。
for(i=1;i<=n;i++)
for(j=1;j<=n;j++)
{c[i][j]=0;
for(k=1;k<=n;k++)
c[i][j]= c[i][j]+a[i][k]*b[k][j];
}
6、描述算法常用的方法:自然语言、伪代码、程序设计语言、流程图、盒图、PAD 图。
7、算法设计的基本要求:正确性 和 可读性。
8、计算下面算法的时间复杂度记为: O(n 2) 。
for (i =1;i { y=y+1; for (j =0;j <=2n ;j++ ) x ++; } 9、计算机求解问题的步骤:问题分析、数学模型建立、算法设计与选择、算法表示、算法分析、算法实现、程序调试、结果整理文档编制。 10、算法是指解决问题的 方法或过程 。 二、简答题: 1、按照时间复杂度从低到高排列:O( 4n 2)、O( logn)、O( 3n )、O( 20n)、O( 2)、O( n 2/3), O( n!)应该排在哪一位? 答:O( 2),O( logn),O( n 2/3),O( 20n),O( 4n 2),O( 3n ),O( n!) 2、什么是算法?算法的特征有哪些? 答:1)算法:指在解决问题时,按照某种机械步骤一定可以得到问题结果的处理过程。 通俗讲,算法:就是解决问题的方法或过程。 2)特征:1)算法有零个或多个输入;2)算法有一个或多个输出; 3)确定性 ; 4)有穷性 3、给出算法的定义?何谓算法的复杂性? 计算下例在最坏情况下的时间复杂性? for(j=1;j<=n;j++) (1) for(i=1;i<=n;i++) (2) {c[i][j]=0; (3) for(k=1;k<=n;k++) (4) c[i][j]= c[i][j]+a[i][k]*b[k][j]; } (5) 答:1)定义:指在解决问题时,按照某种机械步骤一定可以得到问题结果的处理过程。 2)算法的复杂性:指的是算法在运行过程中所需要的资源(时间、空间)多少。 所需资源越多,表明算法的复杂性越高 3)该算法的主要元操作是语句5,其执行次数是n 3次。 故该算法的时间复杂度记 为O(n 3). 4、算法A 和算法B 解同一问题,设算法A 的时间复杂性满足递归方程⎩ ⎨⎧>+===1n , n )2/n (T 4)n (T 1n , 1)n (T , 算法B 的时间复杂性满足递归方程⎩ ⎨⎧>+===1n , n )4/n (aT )n (T 1n , 1)n (T ,若要使得算法A 时间复杂性的阶高于算法B 时间复杂性的阶,a 的最大整数值可取多少? 答:分别记算法A 和算法B 的时间复杂性为)n (T A 和)n (T B ,解相应的递归方程得: )n (O )n (T 2 A = ⎪⎩⎪⎨⎧>=<=4a , )n (O 4a , )n log n (O 4a , )n (O )n (T a log B 4 依题意,要求最大的整数a 使得)n (T B 〈)n (T A 。显然,当a<=4时,)n (T B 〈)n (T A ; 当a>4时,)n (T B 〈(n)T A ⇔2a log 4< ⇔a<24=16。 所以,所求的a 的最大整数值为15。 5、算法分析的目的? 答:1)为了对算法的某些特定输入,估算该算法所需的内存空间和运行时间; 2)是为了建立衡量算法优劣的标准,用以比较同一类问题的不同算法。 6、算法设计常用的技术?(写5种) 答: ①分治法; ②回溯法; ③贪心法; ④动态规划法 ⑤分治限界法 ; ⑥蛮力法; ⑦倒推法 三、算法设计题 1、蛮力法:百鸡百钱问题? 2、倒推法:穿越沙漠问题? 第二章分治算法(1)----递归循环 一、填空题: 1、直接或间接地调用自身的算法称为递归算法,用函数自身给出定义的函数称为递归函数。 2、递归方程和约束函数(递归终止条件)是递归函数的两个要素。 二、判断题: 1、所有的递归函数都能找到对应的非递归定义。(√) 2、定义递归函数时可以没有初始值。( X ) 三、简答题: 1、什么是递归算法?递归算法的特点? 答:1 )递归算法:是一个模块(函数、过程)除了可调用其它模块(函数、过程)外,还可以直接或间接地调用自身的算法。 2) 递归算法特点: ①每个递归函数都必须有非递归定义的初值;否则,递归函数无法计算;(递归终止条件) ②递归中用较小自变量函数值来表达较大自变量函数值;(递归方程式) 2、比较循环与递归的异同? 答: 1)相同: 递归与循环都是解决“重复操作”的机制。 2)不同: 就效率而言,递归算法的实现往往要比迭代算法耗费更多的时间(调用和返回均需要额外的时间)与存贮空间(用来保存不同次调用情况下变量的当前值的栈栈空间),也限制了递归的深度。 每个迭代算法原则上总可以转换成与它等价的递归算法;反之不然。 递归的层次是可以控制的,而循环嵌套的层次只能是固定的,因此递归是比循环更灵活的重复操作的机制。 3、递归算法解题通常有三个步骤? 答: 1)分析问题、寻找递归:找出大规模问题与小规模问题的关系,这样通过递归使问题的规模逐渐变小。 2)设置边界、控制递归:找出停止条件,即算法可解的最小规模问题。 3)设计函数、确定参数:和其它算法模块一样设计函数体中的操作及相关参数。