算法设计与分析实验指导
余腊生编
实验一：递归与分治
1.二分查找
2.合并排序
3.快速排序
实验二：回溯
1.0-1背包问题
2.装载问题
3.堡垒问题（ZOJ1002）
4.*翻硬币问题
5.8皇后问题
6.素数环问题
7.迷宫问题
8.*农场灌溉问题（ZOJ2412）
9.*求图像的周长（ZOJ1047）
10.*骨牌矩阵
11.*字母转换（ZOJ1003）
12.*踩气球（ZOJ1004）
实验三：搜索
1.Floodfill
2.电子老鼠闯迷宫
3.跳马
4.独轮车
5.皇宫小偷
6.分酒问题
7.*找倍数
8.*8数码难题
实验四：动态规划
1.最长公共子序列
2.计算矩阵连乘积
3.凸多边形的最优三角剖分
4.防卫导弹
5.*石子合并
6.*最小代价子母树
7.*旅游预算
8.*皇宫看守
9.*游戏室问题
10.*基因问题
11.*田忌赛马
实验五：贪心与随机算法
1.背包问题
2.搬桌子问题
3.*照亮的山景
4.*用随即算法求解8皇后问题
5.素数测试
实验一：递归与分治
实验目的
理解递归算法的思想和递归程序的执行过程，并能熟练编写递归程序。
掌握分治算法的思想，对给定的问题能设计出分治算法予以解决。
实验预习内容
编程实现讲过的例题：二分搜索、合并排序、快速排序。
对本实验中的问题，设计出算法并编程实现。
试验内容和步骤
1．二分查找
在对线性表的操作中，经常需要查找某一个元素在线性表中的位置。此问题的输入是待查元素x和线性表L，输出为x在L中的位置或者x不在L中的信息。
程序略
2．合并排序
程序略
3．快速排序
程序略
实验总结及思考
合并排序的递归程序执行的过程
实验二：回溯算法
实验目的：熟练掌握回溯算法
实验内容：回溯算法的几种形式
a)用回溯算法搜索子集树的一般模式
void search(int m)
{
if(m>n) //递归结束条件
output(); //相应的处理(输出结果)
else
{
a[m]=0; //设置状态：0表示不要该物品
search(m+1); //递归搜索：继续确定下一个物品
a[m]=1; //设置状态：1表示要该物品
search(m+1); //递归搜索：继续确定下一个物品
}
}
b)用回溯算法搜索子集树的一般模式
void search(int m)
{
if(m>n) //递归结束条件
output(); //相应的处理(输出结果)
else
for(i=m;i<=n;i++)
{
swap(m,i); //交换a[m]和a[i]
if()
if(canplace(m)) //如果m处可放置
search(m+1); //搜索下一层
swpa(m,i); //交换a[m]和a[i](换回来)
}
}
习题
1．0-1背包问题
在0 / 1背包问题中，需对容量为c 的背包进行装载。从n 个物品中选取装入背包的物品，每件物品i 的重量为wi ，价值为pi 。对于可行的背包装载，背包中物品的总重量不能超过背包的容量，最佳装载是指所装入的物品价值最高。
程序如下：
#include
void readdata();
void search(int);
void checkmax();
int c=35, n=10; //c：背包容量；n：物品数
int w[10], v[10]; //w[i]、v[i]：第i件物品的重量和价值
int a[10], max; //a数组存放当前解各物品选取情况；max：记录最大价值
//a[i]=0表示不选第i件物品，a[i]=1表示选第i件物品
int main()
{
readdata(); //读入数据
search(0); //递归搜索
printresult();
}
void search(int m)
{
if(m>=n)
checkmax(); //检查当前解是否是可行解，若是则把它的价值与max比较else
{
a[m]=0; //不选第m件物品
search(m+1); //递归搜索下一件物品
a[m]=1; //不选第m件物品
search(m+1); //递归搜索下一件物品
}
}
void checkmax()
{
int i, weight=0, value=0;
for(i=0;i { if(a[i]==1) //如果选取了该物品 { weight = weight + w[i]; //累加重量 value = value + v[i]; //累加价值 } } if(weight<=c) //若为可行解 if(value>max) //且价值大于max max=value; //替换max } void readdata() { int i; for(i=0;i scanf("%d%d",&w[i],&v[i]); //读入第i件物品重量和价值 } { printf("%d",max); } 2．装载问题 有两艘船，载重量分别是c1、c2，n个集装箱，重量是w i(i=1…n)，且所有集装箱的总重量不超过c1+c2。确定是否有可能将所有集装箱全部装入两艘船。 提示：求出不超过c1的最大值max，若总重量－max < c2则能装入到两艘船。 3．堡垒问题（ZOJ1002） 如图城堡是一个4×4的方格，为了保卫城堡，现需要在某些格 子里修建一些堡垒。城堡中的某些格子是墙，其余格子都是空格， 堡垒只能建在空格里，每个堡垒都可以向上下左右四个方向射击， 如果两个堡垒在同一行或同一列，且中间没有墙相隔，则两个堡垒 都会把对方打掉。问对于给定的一种状态，最多能够修建几个堡垒。 程序主要部分如下： int main() { readdata(); //读入数据 search(0); //递归搜索 printresult(); } void search(int m) { int row, col; row=m/n; //求第m个格子的行号 col=m%n; //求第m个格子的列号 if(m>=n*n) checkmax(); //检查当前解是否是可行解，若是则把它的价值与max比较else { search(m+1); //该位置不放堡垒递归搜索下一个位置 if(canplace(m)) //判断第m个格子是否能放堡垒 { place(m); //在第m个格子上放置一个堡垒 search(m+1); //递归搜索下一个位置 takeout(m); //去掉第m个格子上放置的堡垒 } } } 4．翻硬币问题 把硬币摆放成32×9的矩阵，你可以随意翻转矩阵中的某些行和某些列，问正面朝上的硬币最多有多少枚？ 提示：（1）任意一行或一列，翻两次等于没有翻； （2）对于9列的任何一种翻转的情况，每一行翻与不翻相互独立。 5．8皇后问题 在一个８×８的棋盘里放置８个皇后，要求这8个皇后两两之间互相都不“冲突”。 #include #include void search(int); void printresult(); //打印结果 int canplace(int,int); //判断该位置能否放置皇后 void place(int,int); //在该位置能否放置皇后 void takeout(int,int); //把该位置放置皇后去掉 int a[8]; //a[i]存放第i个皇后的位置 int main() { search(0); //递归搜索 } void search(int m) { int i; if(m>=8) //当已经找出一组解时 printresult(); //输出当前结果 else { for(i=0;i<8;i++) //对当前行0到7列的每一个位置 { if(canplace(m,i)) //判断第m个格子是否能放堡垒 { place(m,i); //在(m,i)格子上放置一个皇后 search(m+1); //递归搜索下一行 takeout(m,i); //把(m,i)格子上的皇后去掉 } } } } int canplace(int row, int col) { int i; for(i=0;i if(abs(i-row)==abs(a[i]-col)||a[i]==col) return(0); return(1); } void place(int row, int col) { a[row]=col; } void takeout(int row, int col) { a[row]=-1; } void printresult() { int i,j; for(i=0;i<8;i++) { for(j=0;j<8;j++) if(a[i]==j) printf(" A "); else printf(" . "); printf("\n"); } printf("\n"); } 6．素数环问题 把从1到20这20个数摆成一个环，要求相邻的两个数的和是一个素数。 分析：用回溯算法，考察所有可能的排列。 程序如下： #include #include void search(int); void init(); //初始化 void printresult(); //打印结果 int isprime(int); //判断该数是否是素数 void swap(int,int); //交换a[m]和a[i] int a[21]; //a数组存放素数环 int main() { init(); search(2); //递归搜索 } int isprime(int num) { int i,k; k=sqrt(num); for(i=2;i<=k;i++) if(num%i==0) return(0); return(1); } void printresult() { int i; for(i=1;i<=20;i++) printf("%3d",a[i]); printf("\n"); } void search(int m) { int i; if(m>20) //当已经搜索到叶结点时 { if(isprime(a[1]+a[20])) //如果a[1]+a[20]也是素数 printresult(); //输出当前解 return; } else { for(i=m;i<=20;i++) //(排列树) { swap(m,i); //交换a[m]和a[i] if(isprime(a[m-1]+a[m])) //判断a[m-1]+a[m]是否是素数 search(m+1); //递归搜索下一个位置 swap(m,i); //把a[m]和a[i]换回来 } } } void swap(int m, int i) { int t; t=a[m]; a[m]=a[i]; a[i]=t; } void init() { int i; for(i=0;i<21;i++) a[i]=i; } 7．迷宫问题 给一个20×20的迷宫、起点坐标和终点坐标，问从起点是否能到达终点。 输入数据：’.’表示空格；’X’表示墙。 程序如下： #include #include void search(int,int); int canplace(int,int); void readdata(); //读入数据 void printresult(); //打印结果 int a[20][20]; //a数组存放迷宫 int s,t; int main() { int row, col; readdata(); row=s/20; col=s%20; search(row,col); //递归搜索 printresult(); } void search(int row, int col) { int r,c; a[row][col]=1; r=row; //左 c=col-1; if(canplace(r,c)) //判断(r,c)位置是否已经走过search(r,c); //递归搜索(r,c) r=row+1; //下 c=col; if(canplace(r,c)) //判断(r,c)位置是否已经走过search(r,c); //递归搜索(r,c) r=row; //右 c=col+1; if(canplace(r,c)) //判断(r,c)位置是否已经走过search(r,c); //递归搜索(r,c) r=row-1; //上 c=col; if(canplace(r,c)) //判断(r,c)位置是否已经走过search(r,c); //递归搜索(r,c) } void printresult() { int i,j; for(i=0;i<20;i++) { for(j=0;j<20;j++) printf("%3d",a[i][j]); printf("\n"); } } void readdata() { int i,j; for(i=0;i<20;i++) { for(j=0;j<20;j++) scanf("%d",&a[i][j]); } } int canplace(int row, int col) { if(row>=0&&row<20&&col>=0&&col<20&&a[row][col]==0) return 1; else return 0; } 8．农场灌溉问题（ZOJ2412） 一农场由图所示的十一种小方块组成，蓝色线条为灌溉渠。若相邻两块的灌溉渠相连则只需一口水井灌溉。给出若干由字母表示的最大不超过50×50具体由(m，n)表示，的农场图，编程求出最小需要打的井数。每个测例的输出占一行。当M=N=-1时结束程序。 Sample Input 2 2 DK HF 3 3 ADC FJK IHE -1 -1 Sample Output 2 3 提示：参考迷宫问题，实现时关键要解决好各块的表示问题。 9．求图像的周长（ZOJ1047） 给一个用. 和X表示的图形，图形在上、下、左、右、左上、左下、右上、右下8个方向都被看作是连通的，并且图像中间不会出现空洞，求这个图形的边长。 输入：首先给出m、n、x、y四个正整数，下面给出m×n的图形，x、y表示点击的位置，全0表示结束。 输出：点击的图形的周长。 Sample Input 2 2 2 2 XX XX 6 4 2 3 .XXX .XXX .XXX ...X ..X. X... 0 0 0 0 Sample output 8 18 提示：参考迷宫问题，区别在于它是向8个方向填。 10．骨牌矩阵 多米诺骨牌是一个小正方形方块，每个骨牌都标有一个数字（0~6），现在有28组骨牌，每组两个，各组编号为1~28，每组编号对应的两个骨牌数值如下： 00 01 02 03 04 05 06 11 12 13 14 15 16 22 23 24 25 26 33 34 35 36 44 45 46 55 56 66 现将这28组骨牌排成一个7×8矩阵，此时只能看到每个骨牌上的数字（0~6），而不能知道每组的组号（如左下图所示）。请编程序将每组骨牌分辨出来（如右下图所示）。 7X8骨牌矩阵骨牌组编号矩阵 66265241 28 28 14 7 17 17 11 11 13201034 10 10 14 7 2 2 21 23 13246654 8 4 16 25 25 13 21 23 10432112 8 4 16 15 15 13 9 9 51360455 12 12 22 22 5 5 26 26 55402603 27 24 24 3 3 18 1 19 60534203 27 6 6 20 20 18 1 19 void search(int n) { 查找下一个还没放置骨牌的位置(x,y); 若没有，则表示已经找到一个解，输出并且返回； 尝试放置骨牌； 两次尝试都失败，进行回溯； } 尝试放置骨牌 ●把在(x,y)处的骨牌作为当前骨牌组的一个骨牌； ●把(x+1,y)处的骨牌作为当前骨牌组的另一个骨牌； ●判断当前骨牌组是够未被使用，如果未被使用则递归放置下一个骨牌组； ●把(x,y +1)处的骨牌作为当前骨牌组的另一个骨牌； ●判断当前骨牌组是否未被使用，如果未被使用则递归放置下一个骨牌组； 11．字母转换（ZOJ1003） 通过栈交换字母顺序。给定两个字符串，要求所有的进栈和出栈序列（i表示进栈，o表示出栈），使得字符串2在求得的进出栈序列的操作下，变成字符串1。输出结果需满足字典序。例如TROT 到 TORT: [ i i i i o o o o i o i i o o i o ] Sample Input madam adamm bahama bahama long short eric rice Sample Output [ i i i i o o o i o o i i i i o o o o i o i i o i o i o i o o i i o i o i o o i o ] [ i o i i i o o i i o o o i o i i i o o o i o i o i o i o i o i i i o o o i o i o i o i o i o i o ] [ ] [ i i o i o i o o ] 12．踩气球（ZOJ1004） 六一儿童节，小朋友们做踩气球游戏，气球的编号是1～100，两位小朋友各踩了一些气球，要求他们报出自己所踩气球的编号的乘积。现在需要你编一个程序来判断他们的胜负，判断的规则是这样的：如果两人都说了真话，数字大的人赢；如果两人都说了假话，数字大的人赢；如果报小数字的人说的是真话而报大数字的人说谎，则报小数字的人赢（注意：只要所报的小数字是有可能的，即认为此人说了真话）。 输入为两个数字，0 0表示结束； 输出为获胜的数字。 Sample Input 36 62 49 343 0 0 Sample Output 62 49 实验三：搜索算法 实验目的：熟练掌握搜索算法 实验内容：广度优先搜索 搜索算法的一般模式： void search() { closed表初始化为空; open表初始化为空; 起点加入到open表; while( open表非空) { 取open表中的一个结点u; 从open表中删除u; u进入closed表; for( 对扩展结点u得到的每个新结点vi ) { if(vi是目标结点) 输出结果并返回; if vi 的状态与closed表和open表中的结点的状态都不相同 vi进入open表; } } } 搜索算法关键要解决好状态判重的问题，这样可省略closed表，一般模式可改为：void search() { open表初始化为空; 起点加入到open表; while( open表非空) { 取open表中的一个结点u; 从open表中删除u; for( 对扩展结点u得到的每个新结点vi ) { if(vi是目标结点) 输出结果并返回; If(notused(vi)) vi进入open表; } } } 1.Floodfill 给一个20×20的迷宫和一个起点坐标，用广度优先搜索填充所有的可到达的格子。 提示：参考第2题。 2.电子老鼠闯迷宫 如下图12×12方格图，找出一条自入口（2，9）到出口（11，8）的最短路径。 本题给出完整的程序和一组测试数据。状态：老鼠所在的行、列。程序如下： #include void readdata(); //读入数据 void init(); //初始化 int search(); //广搜，并在每一个可到达的每一个空格出填上最小步数int emptyopen(); //判栈是否为空：空：1；非空：0。 int takeoutofopen(); //从栈中取出一个元素，并把该元素从栈中删除 int canmoveto(int,int,int*,int*,int); //判能否移动到该方向，并带回坐标(r,c) int isaim(int row, int col); //判断该点是否是目标 int used(int,int); //判断该点是否已经走过 void addtoopen(int,int); //把该点加入到open表 int a[12][12]; //a存放迷宫，0表示空格，-2表示墙。 //广搜时，未找到目标以前到达的空格，填上到达该点的最小步数int n; //n为迷宫边长，注：若大于12，必须修改一些参数，如a的大小int open[20],head,tail,openlen=20; //open表 int s,t; //起点和终点 int main() { int number; readdata(); //读取数据 init(); //初始化 number=search(); //广搜并返回最小步数 printf("%d",number); //打印结果 } int search() { int u, row, col, r, c, i, num; while(!emptyopen()) //当栈非空 { u=takeoutofopen(); //从栈中取出一个元素，并把该元素从栈中删除 row=u/n; //计算该点的坐标 col=u%n; num=a[row][col]; //取得该点的步数 for(i=0;i<4;i++) { if(canmoveto(row,col,&r,&c,i)) //判能否移动到该方向，并带回坐标(r,c) { if(isaim(r,c)) //如果是目标结点 return(num+1); //返回最小步数 if(!used(r,c)) //如果(r,c)还未到达过 { a[r][c]=num+1; //记录该点的最小步数 addtoopen(r,c); //把该点加入到open表 } } } } } int emptyopen() { if(head==tail) return(1); else return(0); } int takeoutofopen() { int u; if(head==tail) { printf("errer: stack is empty"); return(-1); } u=open[head++]; head=head%openlen; return(u); } int canmoveto(int row, int col, int *p, int *q, int direction) { int r,c; r=row; c=col; switch(direction) { case 0: c--; //左 break; case 1: r++; //下 break; case 2: c++; //右 break; case 3: r--; //上 } *p=r; *q=c; if(r<0||r>=n||c<0||c>=n) //如果越界返回0 return(0); if(a[r][c]==0) //如果是空格返回1 return(1); return(0); //其余情况返回0 } int isaim(int row, int col) { if(row*n+col==t) return(1); else return(0); } int used(int row, int col) { if(a[row][col]==0) // 0表示空格 return(0); else return(1); } void addtoopen(int row, int col) { int u; u=row*n+col; open[tail++]= u; tail=tail%openlen; } void readdata() { int i,j,row,col; char str[20]; scanf("%d",&n); scanf("%d%d",&row,&col); //起点坐标 s=row*n+col; scanf("%d%d",&row,&col); //终点坐标 t=row*n+col; gets(str); for(i=0;i { gets(str); for(j=0;j if(str[j]=='.') a[i][j]=0; //0表示空格 else a[i][j]=-2; //－2表示墙 } } void init() { head=0; tail=1; open[0]=s; } 测试数据如下： 12 10 7 1 8 XXXXXXXXXXXX X......X.XXX X.X.XX.....X X.X.XX.XXX.X X.X.....X..X X.XXXXXXXXXX X...X.X....X X.XXX...XXXX X.....X....X XXX.XXXX.X.X XXXXXXX..XXX XXXXXXXXXXXX 注：测试数据可在运行时粘贴上去（点击窗口最左上角按钮，在菜单中选则“编辑”/“粘贴”即可）。 想一想：此程序都存在哪些问题，如果openlen太小程序会不会出错，加入代码使程序能自动报出此类错误。 3.跳马 给一个200×200的棋盘，问国际象棋的马从给定的起点到给定的终点最少需要几步。 Sample Input 0 0 1 1 Sample output 4 状态：马所在的行、列。 程序如下： #include void readdata(); //读入数据 void init(); //初始化 int search(); //广度优先搜索 int emptyopen(); //判栈是否为空：空：1；非空：0。 long takeoutofopen(); //从栈中取出一个元素，并把该元素从栈中删除 int canmoveto(int,int,int*,int*,int); //判能否移动到该方向，并带回坐标(r,c) int isaim(int row, int col); //判断该点是否是目标 int used(int,int); //判断该点是否已经走过 void addtoopen(int,int); //把该点加入到open表 int a[200][200],n=200; //a存放棋盘，n为迷宫边长 long open[2000],head,tail,openlen=2000; //open表1367 long s,t; //起点和终点 int search() { long u; int row, col, r, c, i, num; while(!emptyopen()) //当栈非空 { u=takeoutofopen(); //从栈中取出一个元素，并把该元素从栈中删除 row=u/n; //计算该点所在的行 col=u%n; //计算该点所在的列 num=a[row][col]; //取得该点的步数 for(i=0;i<8;i++) { if(canmoveto(row,col,&r,&c,i)) //判能否移动到该方向，并带回坐标(r,c) { if(isaim(r,c)) //如果是目标结点 return(num+1); //返回最小步数 if(!used(r,c)) //如果(r,c)还未到达过 { a[r][c]=num+1; //记录该点的最小步数 addtoopen(r,c); //把该点加入到open表 } } } } return -1; } 《计算机算法设计与分析》习题及答案 一．选择题 1、二分搜索算法是利用（ A ）实现的算法。 A、分治策略 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 2、下列不是动态规划算法基本步骤的是（ A ）。 A、找出最优解的性质 B、构造最优解 C、算出最优解 D、定义最优解 3、最大效益优先是（A ）的一搜索方式。 A、分支界限法 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 4. 回溯法解旅行售货员问题时的解空间树是（ A ）。 A、子集树 B、排列树 C、深度优先生成树 D、广度优先生成树 5．下列算法中通常以自底向上的方式求解最优解的是（B ）。 A、备忘录法 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 6、衡量一个算法好坏的标准是（ C ）。 A 运行速度快 B 占用空间少 C 时间复杂度低 D 代码短 7、以下不可以使用分治法求解的是（ D ）。 A 棋盘覆盖问题 B 选择问题 C 归并排序 D 0/1背包问题 8. 实现循环赛日程表利用的算法是（A ）。 A、分治策略 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 9．下面不是分支界限法搜索方式的是（D ）。 A、广度优先 B、最小耗费优先 C、最大效益优先 D、深度优先 10．下列算法中通常以深度优先方式系统搜索问题解的是（D ）。 A、备忘录法 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 11.备忘录方法是那种算法的变形。（ B ） A、分治法 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 12．哈夫曼编码的贪心算法所需的计算时间为（B ）。 A、O（n2n） B、O（nlogn） C、O（2n） D、O（n） 13．分支限界法解最大团问题时，活结点表的组织形式是（B ）。 A、最小堆 B、最大堆 C、栈 D、数组 14．最长公共子序列算法利用的算法是（B）。 A、分支界限法 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 15．实现棋盘覆盖算法利用的算法是（A ）。 A、分治法 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 16.下面是贪心算法的基本要素的是（C ）。 A、重叠子问题 B、构造最优解 C、贪心选择性质 D、定义最优解 17.回溯法的效率不依赖于下列哪些因素（ D ） A.满足显约束的值的个数 B. 计算约束函数的时间 C.计算限界函数的时间 D. 确定解空间的时间 18.下面哪种函数是回溯法中为避免无效搜索采取的策略（B ） A．递归函数 B.剪枝函数 C。随机数函数 D.搜索函数 19. （D）是贪心算法与动态规划算法的共同点。 A、重叠子问题 B、构造最优解 C、贪心选择性质 D、最优子结构性质 20. 矩阵连乘问题的算法可由（ B ）设计实现。 A、分支界限算法 B、动态规划算法 C、贪心算法 D、回溯算法 21. 分支限界法解旅行售货员问题时，活结点表的组织形式是（ A ）。 1. 贪心算法和动态规划算法有什么共同点和区别？它们都有那些优势和劣势？ 共通点：动态规划和贪心算法都是一种递推算法，均有局部最优解来推导全局最优解 区别：贪心算法中，作出的每步贪心决策都无法改变，每一步的最优解一定包含上一步的 最优解，而上一部之前的最优解则不作保留。 动态优化算法，全局最优解中一定包含某个局部最优解，但不一定包含前一个局部最优解，因此需要记录之前的所有最优解 动态规划算法利用子问题重叠性质，对每一个子问题只计算一次，将其解保存在一个表格中。不同的子问题个数随着输入问题的规模呈多项式增长，因此，动态规划算法通常只需要多项式时间，从而获得较高的解题效率。但它需要计算之前所有情况花费，更加耗费空间。 贪心算法所作的选择依赖于以往所作过的选择,但决不依赖于将来的选择,这使得算法在编 码和执行过程中都有一定的速度优势。贪心算法是只是找局部最优解，不一定是全局最优解。 2. 试比较回溯法与分枝限界算法，分别谈谈这两个算法比较适合的问题？ 二者都是在解空间树里搜索问题的可靠解或最优解，但是搜索的方式不同，回溯法采用深 度优先的方式，直到达到问题的一个可行解，或经判断沿此路径不会达到问题的可行解或最优解时，停止向前搜索，并沿原路返回到该路径上最后一个还可扩展的节点，然后，从该节点出发朝新的方向纵深搜索。分枝限界法采用的是宽度优先的方式，它将活节点存放在一个特殊的表中，其策略是，在扩展节点处，首先生成其所有的儿子节点，将那些导致不可行解或导致非最优解的儿子节点舍弃，其余儿子节点加入活节点表中，然后，从活节点中取出一个节点作为当前扩展节点，重复上述节点中扩展过程。可以看出，回溯法一般用于求问题的一个可行解，而分枝限界可以用于求出问题的所有可行解。 3. 何谓最优化原理？采用动态规划算法必须满足的条件是什么？动态规划算法是通过什 么问题的什么特性提高效率的？ 一个最优化策略的子策略总是最优的。一个问题满足最优化原理又称其具有最优子结构性质。最优子结构性质，子问题重叠性质是计算模型采用动态规划算法求解的两个基本要素。 动态规划算法利用子问题重叠性质，对每一个子问题只计算一次，将其解保存在一个表格中。不同的子问题个数随着输入问题的规模呈多项式增长，因此，动态规划算法通常只需要多项式时间，从而获得较高的解题效率 4. 什么是多项式时间算法？ 若存在一个常数C，使得对于所有n>=0，都有|f(n)| <= C*|g(n)|，则称函数f(n)是O(g(n))。时间复杂度是O(p(n))的算法称为多项式时间算法，这里p(n)是关于n的多项式。 时间复杂度为O(nlog(n))、O(n^3)的算法都是多项式时间算法，时间复杂度为O(n^log(n))、O(n!)、O(2^n)的算法是指数时间算法。 一个优化问题如果已经找到了多项式时间算法，则称该问题为多项式时间可解问题，并 将这类问题的集合记为P，因此多项式时间可解问题就称为P类问题。。 实验三分治算法（2） 一、实验目的与要求 1、熟悉合并排序算法（掌握分治算法） 二、实验题 1、问题陈述: 对所给元素存储于数组中和存储于链表中两中情况，写出自然合并排序算法. 2、解题思路: 将待排序元素分成大小大相同的两个集合,分别对两个集合进行排序,最终将排好序的子集合合并成为所要求的排好序的集合.自然排序是通过一次扫描待排元素中自然排好序的子数组,再进行子数组的合并排序. 三、实验步骤 程序代码: #include int target[N],head[N],tail[N]; int i=0,n,m; for(; i 算法实现题3-7 数字三角形问题 问题描述： 给定一个由n行数字组成的数字三角形，如图所示。试设计一个算法，计算出从三角形的顶至底的一条路径，使该路径经过的数字总和最大。编程任务： 对于给定的由n行数字组成的数字三角形，编程计算从三角形的顶至底的路径经过的数字和的最大值。数据输入： 有文件input.txt提供输入数据。文件的第1行是数字三角形的行数n，1<=n<=100。接下来的n行是数字三角形各行的数字。所有数字在0-99之间。结果输出： 程序运行结束时，将计算结果输出到文件output.txt中。文件第1行中的数是计算出的最大值。 输入文件示例输出文件示 例 input.txt output.txt 5 30 7 3 8 8 1 0 2 7 4 4 4 5 2 6 5 源程序： #include "stdio.h" voidmain() { intn,triangle[100][100],i,j;//triangle数组用来存储金字塔数值,n表示行数 FILE *in,*out;//定义in，out两个文件指针变量 in=fopen("input.txt","r"); fscanf(in,"%d",&n);//将行数n读入到变量n中 for(i=0;i 本科实验报告 课程名称：算法设计与分析 实验项目：递归与分治算法 实验地点：计算机系实验楼110 专业班级：物联网1601 学号： 05 学生姓名：俞梦真 指导教师：郝晓丽 2018年 05月 04 日 实验一递归与分治算法 实验目的与要求 1．进一步熟悉C/C++语言的集成开发环境； 2．通过本实验加深对递归与分治策略的理解和运用。 实验课时 2学时 实验原理 分治（Divide-and-Conquer）的思想：一个规模为n的复杂问题的求解，可以划分成若干个规模小于n的子问题，再将子问题的解合并成原问题的解。 需要注意的是，分治法使用递归的思想。划分后的每一个子问题与原问题的性质相同，可用相同的求解方法。最后，当子问题规模足够小时，可以直接求解，然后逆求原问题的解。 实验题目 1．上机题目：格雷码构造问题 Gray码是一个长度为2n的序列。序列无相同元素，每个元素都是长度为n的串，相邻元素恰好只有一位不同。试设计一个算法对任意n构造相应的Gray码（分治、减治、变治皆可）。 对于给定的正整数n，格雷码为满足如下条件的一个编码序列。 （1）序列由2n个编码组成，每个编码都是长度为n的二进制位串。 （2）序列中无相同的编码。 （3）序列中位置相邻的两个编码恰有一位不同。 2．设计思想： 根据格雷码的性质，找到他的规律，可发现，1位是0 1。两位是00 01 11 10。三位是000 001 011 010 110 111 101 100。n位是前n-1位的2倍个。N-1个位前面加0，N-2为倒转再前面再加1。 3．代码设计： 归式，就是如何将原问题划分成子问题。 2.递归出口，递归终止的条件，即最小子问题的求解，可以允许多个出口。 3.界函数，问题规模变化的函数，它保证递归的规模向出口条件靠拢（2）递归与非递归之间如何实现程序的转换？ （3）分析二分查找和快速排序中使用的分治思想。 答： 1．一般根据是否需要回朔可以把递归分成简单递归和复杂递归，简单递归一般就是根据递归式来找出递推公式（这也就引申出分治思想和动态规划）。 2．复杂递归一般就是模拟系统处理递归的机制，使用栈或队列等数据结构保存回朔点来求解。 （4）分析二次取中法和锦标赛算法中的分治思想。 二次取中法：使用快速排序法中所采用的分划方法，以主元为基准，将一个表划分为左右两个子表，左子表中的元素均小于主元，右子表中的元素均大于主元。主元的选择是将表划分为r 算法设计与分析试卷(A 卷) 一、 选择题 （ 选择1-4个正确的答案, 每题2分，共20分） （1）计算机算法的正确描述是： B 、D A ．一个算法是求特定问题的运算序列。 B ．算法是一个有穷规则的集合，其中之规则规定了一个解决某一特定类型的问题的运算序列。 C ．算法是一个对任一有效输入能够停机的图灵机。 D ．一个算法，它是满足5 个特性的程序，这5个特性是：有限性、确定性、能 行性、有0个或多个输入且有1个或多个输出。 （2）影响程序执行时间的因素有哪些？ C 、D A ．算法设计的策略 B ．问题的规模 C ．编译程序产生的机器代码质量 D ．计算机执行指令的速度 （3）用数量级形式表示的算法执行时间称为算法的 A A ．时间复杂度 B ．空间复杂度 C ．处理器复杂度 D ．通信复杂度 （4）时间复杂性为多项式界的算法有： A ．快速排序算法 B ．n-后问题 C ．计算π值 D ．prim 算法 （5）对于并行算法与串行算法的关系，正确的理解是： A ．高效的串行算法不一定是能导出高效的并行算法 B ．高效的串行算法不一定隐含并行性 C ．串行算法经适当的改造有些可以变化成并行算法 D. 用串行方法设计和实现的并行算法未必有效 （6）衡量近似算法性能的重要标准有： A A ．算法复杂度 B ．问题复杂度 C ．解的最优近似度 D ．算法的策略 （7）分治法的适用条件是，所解决的问题一般具有这些特征： ABCD A ．该问题的规模缩小到一定的程度就可以容易地解决； B ．该问题可以分解为若干个规模较小的相同问题； C ．利用该问题分解出的子问题的解可以合并为该问题的解 D ．该问题所分解出的各个子问题是相互独立的。 （8）具有最优子结构的算法有： A ．概率算法 B ．回溯法 C ．分支限界法 D ．动态规划法 （9）下列哪些问题是典型的NP 完全问题： A ．排序问题 B ．n-后问题 C ．m-着色问题 D ．旅行商问题 （10）适于递归实现的算法有： C A ．并行算法 B ．近似算法 C ．分治法 D ．回溯法 二、算法分析题（每小题5分，共10分） （11）用展开法求解递推关系： （12）分析当输入数据已经有序时快速排序算法的不足，提出算法的改进方案。 ???>+-==1 1)1(211)(n n T n n T 1、二分搜索算法是利用（ A ）实现的算法。 A、分治策略 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 2、下列不是动态规划算法基本步骤的是（ A ）。 A、找出最优解的性质 B、构造最优解 C、算出最优解 D、定义最优解 3、最大效益优先是（ A ）的一搜索方式。 A、分支界限法 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 4、最长公共子序列算法利用的算法是（ B ）。 A、分支界限法 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 5. 回溯法解TSP问题时的解空间树是（ A ）。 A、子集树 B、排列树 C、深度优先生成树 D、广度优先生成树6．下列算法中通常以自底向上的方式求解最优解的是（ B ）。 A、备忘录法 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 7、衡量一个算法好坏的标准是（C ）。 A 运行速度快 B 占用空间少 C 时间复杂度低 D 代码短 8、以下不可以使用分治法求解的是（D ）。 A 棋盘覆盖问题 B 选择问题 C 归并排序 D 0/1背包问题 9. 实现循环赛日程表利用的算法是（ A ）。 A、分治策略 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 10、实现最长公共子序列利用的算法是（ B ）。 A、分治策略 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法11．下面不是分支界限法搜索方式的是（ D ）。 A、广度优先 B、最小耗费优先 C、最大效益优先 D、深度优先 12．下列算法中通常以深度优先方式系统搜索问题解的是（ D ）。 A、备忘录法 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 13. 一个问题可用动态规划算法或贪心算法求解的关键特征是问题的（ B ）。 A、重叠子问题 B、最优子结构性质 C、贪心选择性质 D、定义最优解14．广度优先是（ A ）的一搜索方式。 A、分支界限法 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 15．背包问题的贪心算法所需的计算时间为（ B ）。 精品文档习题胡明-版)-王红梅-算法设计与分析(第2答案 1 习题）—1783Leonhard Euler，17071.图论诞生于七桥问题。出生于瑞士的伟大数学家欧拉（提 出并解决了该问题。七桥问题是这样描述的：北区一个人是否能在一次步行中穿越哥尼斯堡（现东区在叫加里宁格勒，在波罗的海南岸）城中全部岛区的七座桥后回到起点，且每座桥只经过一次，南区是这条河以及河上的两个岛和七座桥的图1.7 1.7 七桥问题图草图。请将该问题的数据模型抽象出来，并判断此问题是否有解。 七桥问题属于一笔画问题。 输入：一个起点 输出：相同的点一次步行1，经过七座桥，且每次只经历过一次2，回到起点3，该问题无解：能一笔画的图形只有两类：一类是所有的点都是偶点。另一类是只有二个奇点的图形。）用的不是除法而是减最初的欧几里德算法2．在欧几里德提出的欧几里德算法中（即法。请用伪代码描述这个版本的欧几里德算法 1.r=m-n r=0 循环直到2.m=n 2.1 n=r 2.2 r=m-n 2.3 m 输出3 ．设计算法求数组中相差最小的两个元素（称为最接近数）的差。要求分别给出伪代3++描述。C码和 采用分治法// //对数组先进行快速排序在依次比较相邻的差//精品文档． 精品文档 #include 学号1607070212 《算法设计与分析》 实验报告一 学生姓名张曾然 专业、班级16软件二班 指导教师唐国峰 成绩 计算机与信息工程学院软件工程系 2018 年9 月19 日 实验一：递归策略运用练习 一、实验目的 本次实验是针对递归算法的算法设计及应用练习，旨在加深学生对该算法原理的理解，提高学生运用该算法解决问题的能力。 二、实验步骤与要求 1．实验前复习课程所学知识以及阅读和理解指定的课外阅读材料； 2．学生独自完成实验指定内容； 3．实验结束后，用统一的实验报告模板编写实验报告。 4．提交说明： （1）电子版提交说明： a 需要提交Winrar压缩包，文件名为“《算法设计与分析》实验一_学号_姓名”， 如“《算法设计与分析》实验一_09290101_张三”。 b 压缩包内为一个“《算法设计与分析》实验一_学号_姓名”命名的顶层文件夹， 其下为两个文件夹，一个文件夹命名为“源程序”，另一个文件夹命名为“实验 报告电子版”。其下分别放置对应实验成果物。 （2）打印版提交说明： a 不可随意更改模板样式。 b 字体：中文为宋体，大小为10号字，英文为Time New Roman，大小为10号 字。 c 行间距：单倍行距。 （3）提交截止时间：2018年10月10日16:00。 三、实验项目 1．运用递归策略设计算法实现下述题目的求解过程。 题目列表如下： 【必做题】 （1）运动会开了N天，一共发出金牌M枚。第一天发金牌1枚加剩下的七分之一枚，第二天发金牌2枚加剩下的七分之一枚，第3天发金牌3枚加剩下的七分之一枚，以后每天都照此办理。到了第N天刚好还有金牌N枚，到此金牌全部发完。编程求N和M。 （2）国王分财产。某国王临终前给儿子们分财产。他把财产分为若干份，然后给第一个儿子一份，再加上剩余财产的1/10；给第二个儿子两份，再加上剩余财产的1/10；……；给第i 个儿子i份，再加上剩余财产的1/10。每个儿子都窃窃自喜。以为得到了父王的偏爱，孰不知国王是“一碗水端平”的。请用程序回答，老国王共有几个儿子？财产共分成了多少份？ 算法递归典型例题 实验一：递归策略运用练习 三、实验项目 1．运用递归策略设计算法实现下述题目的求解过程。 题目列表如下： （1）运动会开了N天，一共发出金牌M枚。第一天发金牌1枚加剩下的七分之一枚，第二天发金牌2枚加剩下的七分之一枚，第3天发金牌3枚加剩下的七分之一枚，以后每天都照此办理。到了第N天刚好还有金牌N枚，到此金牌全部发完。编程求N和M。 （2）国王分财产。某国王临终前给儿子们分财产。他把财产分为若干份，然后给第一个儿子一份，再加上剩余财产的1/10；给第二个儿子两份，再加上剩余财产的1/10；……；给第i 个儿子i份，再加上剩余财产的1/10。每个儿子都窃窃自喜。以为得到了父王的偏爱，孰不知国王是“一碗水端平”的。请用程序回答，老国王共有几个儿子？财产共分成了多少份？ 源程序： （3）出售金鱼问题：第一次卖出全部金鱼的一半加二分之一条金鱼；第二次卖出乘余金鱼的三分之一加三分之一条金鱼；第三次卖出剩余金鱼的四分之一加四分之一条金鱼；第四次卖出剩余金鱼的五分之一加五分之一条金鱼；现在还剩下11条金鱼，在出售金鱼时不能把金鱼切开或者有任何破损的。问这鱼缸里原有多少条金鱼？ （4）某路公共汽车，总共有八站，从一号站发轩时车上已有n位乘客，到了第二站先下一半乘客，再上来了六位乘客；到了第三站也先下一半乘客，再上来了五位乘客，以后每到一站都先下车上已有的一半乘客，再上来了乘客比前一站少一个……，到了终点站车上还有乘客六人，问发车时车上的乘客有多少？ （5）猴子吃桃。有一群猴子摘来了一批桃子，猴王规定每天只准吃一半加一只（即第二天吃剩下的一半加一只，以此类推），第九天正好吃完，问猴子们摘来了多少桃子？ （6）小华读书。第一天读了全书的一半加二页，第二天读了剩下的一半加二页，以后天天如此……，第六天读完了最后的三页，问全书有多少页？ （7）日本著名数学游戏专家中村义作教授提出这样一个问题：父亲将2520个桔子分给六个儿子。分完后父亲说：“老大将分给你的桔子的1/8给老二；老二拿到后连同原先的桔子分1/7给老三；老三拿到后连同原先的桔子分1/6给老四；老四拿到后连同原先的桔子分1/5给老五；老五拿到后连同原先的桔子分1/4给老六；老六拿到后连同原先的桔子分1/3给老大”。结果大家手中的桔子正好一样多。问六兄弟原来手中各有多少桔子？ 四、实验过程 （一）题目一：…… 1.题目分析 由已知可得，运动会最后一天剩余的金牌数gold等于运动会举行的天数由此可倒推每一 天的金牌剩余数，且每天的金牌数应为6的倍数。 2.算法构造 设运动会举行了N天， If(i==N)Gold[i]=N; Else gold[i]=gold[i+1]*7/6+i; 1.一个算法就是一个有穷规则的集合，其中之规则规定了解决某一特殊类型问题的一系列运算，此外，算法还应具有以下五个重要特性:_________,________,________,__________,__________。 2.算法的复杂性有_____________和___________之分，衡量一个算法 好坏的标准是______________________。 3.某一问题可用动态规划算法求解的显著特征是 ____________________________________。 4.若序列X={B,C,A,D,B,C,D}，Y={A,C,B,A,B,D,C,D}，请给出序列X 和Y的一个最长公共子序列_____________________________。 5.用回溯法解问题时，应明确定义问题的解空间，问题的解空间至少应包含___________。 6.动态规划算法的基本思想是将待求解问题分解成若干____________，先求解___________，然后从这些____________的解得到原问题的解。 7.以深度优先方式系统搜索问题解的算法称为_____________。 8.0-1背包问题的回溯算法所需的计算时间为_____________,用动态规划算法所需的计算时间为____________。 9.动态规划算法的两个基本要素是___________和___________。 10.二分搜索算法是利用_______________实现的算法。 二、综合题（50分） 1.写出设计动态规划算法的主要步骤。 2.流水作业调度问题的johnson算法的思想。 1、用计算机求解问题的步骤： 1、问题分析 2、数学模型建立 3、算法设计与选择 4、算法指标 5、算法分析 6、算法实现 7、程序调试 8、结果整理文档编制 2、算法定义：算法是指在解决问题时，按照某种机械步骤一定可以得到问题结果的处理过程 3、算法的三要素 1、操作 2、控制结构 3、数据结构 算法具有以下5个属性： 有穷性：一个算法必须总是在执行有穷步之后结束，且每一步都在有穷时间内完成。 确定性：算法中每一条指令必须有确切的含义。不存在二义性。只有一个入口和一个出口 可行性：一个算法是可行的就是算法描述的操作是可以通过已经实现的基本运算执行有限次来实现的。 输入：一个算法有零个或多个输入，这些输入取自于某个特定对象的集合。 输出：一个算法有一个或多个输出，这些输出同输入有着某些特定关系的量。 算法设计的质量指标： 正确性：算法应满足具体问题的需求； 可读性：算法应该好读，以有利于读者对程序的理解； 健壮性：算法应具有容错处理，当输入为非法数据时，算法应对其作出反应，而不是产生莫名其妙的输出结果。 效率与存储量需求：效率指的是算法执行的时间；存储量需求指算法执行过程中所需要的最大存储空间。一般这两者与问题的规模有关。 经常采用的算法主要有迭代法、分而治之法、贪婪法、动态规划法、回溯法、分支限界法 迭代法 基本思想：迭代法也称“辗转法”，是一种不断用变量的旧值递推出新值的解决问题的方法。 解题步骤：1、确定迭代模型。根据问题描述，分析得出前一个（或几个）值与其下一个值的迭代关系数学模型。 2、建立迭代关系式。迭代关系式就是一个直接或间接地不断由旧值递推出新值的表达式，存储新值的变量称为迭代变量 3、对迭代过程进行控制。确定在什么时候结束迭代过程，这是编写迭代程序必须考虑的问题。不能让迭代过程无休止地重复执行下去。迭代过程的控制通常可分为两种情况：一种是所需的迭代次数是个确定的值，可以计算出来；另一种是所需的迭代次数无法确定。对于前一种情况，可以构建一 算法设计与分析课程实验项目目录 学生：学号： *实验项目类型：演示性、验证性、综合性、设计性实验。 *此表由学生按顺序填写。 本科实验报告专用纸 课程名称算法设计与分析成绩评定 实验项目名称蛮力法指导教师 实验项目编号实验项目类型设计实验地点机房 学生学号 学院信息科学技术学院数学系信息与计算科学专业级 实验时间2012年3月1 日～6月30日温度24℃ 1.实验目的和要求： 熟悉蛮力法的设计思想。 2.实验原理和主要容： 实验原理：蛮力法常直接基于问题的描述和所涉及的概念解决问题。 实验容：以下题目任选其一 1).为蛮力字符串匹配写一段可视化程序。 2).写一个程序，实现凸包问题的蛮力算法。 3).最著名的算式谜题是由大名鼎鼎的英国谜人 H.E.Dudeney(1857-1930)给出的： S END +MORE MONEY . 这里有两个前提假设： 第一，字母和十进制数字之间一一对应，也就是每个字母只代表一个数字，而且不同的字母代表不同的数字；第二，数字0不出现在任何数的最左边。求解一个字母算术意味着找到每个字母代表的是哪个数字。请注意，解可能并不是唯一的，不同人的解可能并不相同。3.实验结果及分析： （将程序和实验结果粘贴，程序能够注释清楚更好。） 该算法程序代码如下： #include "stdafx.h" #include "time.h" int main(int argc, char* argv[]) { int x[100],y[100]; int a,b,c,i,j,k,l,m,n=0,p,t1[100],num; int xsat[100],ysat[100]; printf("请输入点的个数：\n"); scanf("%d",&num); getchar(); clock_t start,end; start=clock(); printf("请输入各点坐标:\n"); for(l=0;l 湖南科技学院二○ 年 学期期末考试 信息与计算科学专业 年级《算法设计与分析》 试题 考试类型：开卷 试卷类型：C 卷 考试时量：120 分钟 1. 用O 、Ω和θ表示函数f 与g 之间的关系______________________________。 ()()log log f n n n g n n == 2. 算法的时间复杂性为1, 1()8(3/7), 2 n f n f n n n =?=? +≥?，则算法的时间复杂性的阶 为__________________________。 3. 快速排序算法的性能取决于______________________________。 4. 算法是_______________________________________________________。 5. 在对问题的解空间树进行搜索的方法中，一个活结点最多有一次机会成为活结点的是_________________________。 6. 在算法的三种情况下的复杂性中，可操作性最好且最有实际价值的是_____情况下的时间复杂性。 7. 大Ω符号用来描述增长率的下限，这个下限的阶越___________，结果就越有价值。。 8. ____________________________是问题能用动态规划算法求解的前提。 9. 贪心选择性质是指________________________________________________________ ____________________________________________________________。 题 号 一 二 三 四 五 总分 统分人 得 分 阅卷人 湖南科技学院二○ 年 学期期末考试 信息与计算科学专业 年级《算法设计与分析》 试题 考试类型：开卷 试卷类型： C 卷 考试时量： 120 分钟 题号 一 二 三 四 五 总分 统分人 得 分 阅卷人 一、填空题（每小题 3 分，共计 30 分） 1. 用 O 、Ω和θ表示函数 f 与 g 之间的关系 ______________________________ 。 f n n lo g n g n log n 1, n 1 2. 算法的时间复杂性为 f (n) n ，则算法的时间复杂性的阶 8 f (3n / 7) n, 2 为__________________________ 。 3. 快速排序算法的性能取决于 ______________________________ 。 4. 算法是 _______________________________________________________ 。 5. 在对问题的解空间树进行搜索的方法中，一个活结点最多有一次机会成为活结点的 是_________________________ 。 6. 在算法的三种情况下的复杂性中， 可操作性最好且最有实际价值的是 _____情况下的时间复杂性。 7. 大Ω符号用来描述增长率的下限，这个下限的阶越 ___________，结果就越有价值。 。 8. ____________________________ 是问题能用动态规划算法求解的前提。 9. 贪心选择性质是指 ________________________________________________________ ____________________________________________________________ 。 算法设计与分析实验报告 实验名称统计数字问题评分 实验日期年月日指导教师 姓名专业班级学号 一.实验要求 1、掌握算法的计算复杂性概念。 2、掌握算法渐近复杂性的数学表述。 3、掌握用C++语言描述算法的方法。 4．实现具体的编程与上机实验，验证算法的时间复杂性函数。 二.实验内容 统计数字问题 1、问题描述 一本书的页码从自然数1 开始顺序编码直到自然数n。书的页码按照通常的习惯编排，每个页码都不含多余的前导数字0。例如，第6 页用数字6 表示，而不是06 或006 等。数字计数问题要求对给定书的总页码n，计算出书的全部页码中分别用到多少次数字0，1，2， (9) 2、编程任务 给定表示书的总页码的10 进制整数n (1≤n≤109) 。编程计算书的全部页码中分别用到多少次数字0，1，2， (9) 三.程序算法 将页码数除以10，得到一个整数商和余数，商就代表页码数减余数外有多少个1—9作为个位数，余数代表有1—余数本身这么多个数作为剩余的个位数，此外，商还代表1—商本身这些数出现了10次，余数还代表剩余的没有计算的商的大小的数的个数。把这些结果统计起来即可。 四.程序代码 #include int zero=1; for(int i=0;i<=l;i++) //去除前缀0 { s[0]-=zero; zero*=10; } } if(n<10) { for(int i=0;i<=n;i++) { s[i]+=1; } return; }//位数为1位时,出现次数加1 //位数大于1时的出现次数 for(int t=1;t<=l;t++)//计算规律f(n)=n*10^(n-1) { m=1;int i; for(i=1;i 第一章作业 1.证明下列Ο、Ω和Θ的性质 1）f=Ο(g)当且仅当g=Ω(f) 证明：充分性。若f=Ο(g)，则必然存在常数c1>0和n0，使得?n≥n0，有f≤c1*g(n)。由于c1≠0，故g(n) ≥ 1/ c1 *f(n)，故g=Ω(f)。 必要性。同理，若g=Ω(f)，则必然存在c2>0和n0，使得?n≥n0，有g(n) ≥ c2 *f(n).由于c2≠0，故f(n) ≤ 1/ c2*f(n)，故f=Ο(g)。 2）若f=Θ(g)则g=Θ(f) 证明：若f=Θ(g)，则必然存在常数c1>0，c2>0和n0，使得?n≥n0，有c1*g(n) ≤f(n) ≤ c2*g(n)。由于c1≠0，c2≠0，f(n) ≥c1*g(n)可得g(n) ≤ 1/c1*f(n)，同时，f(n) ≤c2*g(n)，有g(n) ≥ 1/c2*f(n)，即1/c2*f(n) ≤g(n) ≤ 1/c1*f(n)，故g=Θ(f)。 3）Ο(f+g)= Ο(max(f,g))，对于Ω和Θ同样成立。 证明：设F(n)= Ο(f+g)，则存在c1>0，和n1，使得?n≥n1，有 F(n) ≤ c1 (f(n)+g(n)) = c1 f(n) + c1g(n) ≤ c1*max{f,g}+ c1*max{f,g} =2 c1*max{f,g} 所以，F(n)=Ο(max(f,g))，即Ο(f+g)= Ο(max(f,g)) 对于Ω和Θ同理证明可以成立。 4）log(n!)= Θ(nlogn) 证明： ?由于log(n!)=∑=n i i 1 log ≤∑=n i n 1 log =nlogn ，所以可得log(n!)= Ο(nlogn)。 ?由于对所有的偶数n 有， log(n!)= ∑=n i i 1 log ≥∑=n n i i 2 /log ≥∑=n n i n 2 /2/log ≥(n/2)log(n/2)=(nlogn)/2-n/2。 当n ≥4，(nlogn)/2-n/2≥(nlogn)/4，故可得?n ≥4，log(n!) ≥(nlogn)/4，即log(n!)= Ω(nlogn)。 综合以上两点可得log(n!)= Θ(nlogn) 2. 设计一个算法，求给定n 个元素的第二大元素，并给出算法在最坏情况下使用的比较次数。（复杂度至多为2n-3） 算法： V oid findsecond(ElemType A[]) { for (i=2; i<=n;i++) if (A[1] 实验报告 （2009/2010学年第一学期） 课程名称算法分析与设计A 实验名称动态规划法 实验时间2009 年11 月20 日指导单位计算机学院软件工程系 指导教师张怡婷 学生姓名丁力琪班级学号B07030907 学院(系) 计算机学院专业软件工程 实验报告 实验名称动态规划法指导教师张怡婷实验类型验证实验学时2×2实验时间2009-11-20一、实验目的和任务 目的：加深对动态规划法的算法原理及实现过程的理解，学习用动态规划法解决实际应用中的最长公共子序列问题。 任务：用动态规划法实现求两序列的最长公共子序列，其比较结果可用于基因比较、文章比较等多个领域。 要求：掌握动态规划法的思想，及动态规划法在实际中的应用；分析最长公共子序列的问题特征，选择算法策略并设计具体算法，编程实现两输入序列的比较，并输出它们的最长公共子序列。 二、实验环境(实验设备) 硬件：计算机 软件：Visual C++ 三、实验原理及内容（包括操作过程、结果分析等） 1、最长公共子序列（LCS）问题是：给定两个字符序列X={x1,x2,……,x m}和Y={y1,y2,……,y n}，要求找出X和Y的一个最长公共子序列。 例如：X={a,b,c,b,d,a,b},Y={b,d,c,a,b,a}。它们的最长公共子序列LSC={b,c,d,a}。 通过“穷举法”列出所有X的所有子序列，检查其是否为Y的子序列并记录最长公共子序列并记录最长公共子序列的长度这种方法，求解时间为指数级别的，因此不可取。 2、分析LCS问题特征可知，如果Z={z1,z2,……，z k}为它们的最长公共子序列，则它们一定具有以下性质： （1）若x m=y n，则z k=x m=y n，且Z k-1是X m-1和Y n-1的最长公共子序列； （2）若x m≠y n且x m≠z k，则Z是X m-1和Y的最长公共子序列； （3）若x m≠y n且z k≠y n，则Z是X和Y的最长公共子序列。 这样就将求X和Y的最长公共子序列问题，分解为求解较小规模的问题： 若x m=y m，则进一步分解为求解两个（前缀）子字符序列X m-1和Y n-1的最长公共子序列问题； 如果x m≠y n，则原问题转化为求解两个子问题，即找出X m-1和Y的最长公共子序列与找出X 和Y n-1的最长公共子序列，取两者中较长者作为X和Y的最长公共子序列。 由此可见，两个序列的最长公共子序列包含了这两个序列的前缀的最长公共子序列，具有最优子结构性质。 3、令c[i][j]保存字符序列X i={x1,x2,……,x i}和Y j={y1,y2,……,y j}的最长公共子序列的长度，由上述分析可得如下递推式： 0 i=0或j=0 c[i][j]= c[i-1][j-1]+1 i,j>0且x i=y j max{c[i][j-1],c[i-1][j]} i,j>0且x i≠y j 由此可见，最长公共子序列的求解具有重叠子问题性质，如果采用递归算法实现，会得到一个指数时间算法，因此需要采用动态规划法自底向上求解，并保存子问题的解，这样可以避免重复计算子问题，在多项式时间内完成计算。 4、为了能由最优解值进一步得到最优解（即最长公共子序列），还需要一个二维数组s[][]，数组中的元素s[i][j]记录c[i][j]的值是由三个子问题c[i-1][j-1]+1,c[i][j-1]和c[i-1][j]中的哪一个计算得到，从而可以得到最优解的当前解分量（即最长公共子序列中的当前字符），最终构造出最长公共子序列自身。《计算机算法设计与分析》习题及答案
中科院陈玉福计算机算法设计与分析期末简答题答案
算法设计与分析实验三
算法设计与分析课后部分习题答案
算法设计与分析实验报告
算法设计与分析试卷(2010)
计算机算法设计与分析期末考试复习题
算法设计与分析第2版 王红梅 胡明 习题答案
《算法设计与分析》实验一
《算法设计与分析》递归算法典型例题
算法设计与分析考试题及答案
算法设计与分析期末试题答案解析
《算法设计与分析》实验报告
算法设计与分析试卷及答案
算法设计与分析试卷及答案.doc
算法设计与分析实验报告 统计数字问题
算法设计与分析习题解答
南京邮电大学算法设计实验报告——动态规划法
相关主题
文本预览