算法分析期末试题集答案
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《算法分析与设计》期末试题及参考答案一、简要回答下列问题:1.算法重要特性是什么?2.算法分析的目的是什么?3.算法的时间复杂性与问题的什么因素相关?4.算法的渐进时间复杂性的含义?5.最坏情况下的时间复杂性和平均时间复杂性有什么不同?6.简述二分检索(折半查找)算法的基本过程。
7.背包问题的目标函数和贪心算法最优化量度相同吗?8.采用回溯法求解的问题,其解如何表示?有什么规定?9.回溯法的搜索特点是什么?10.n皇后问题回溯算法的判别函数place的基本流程是什么?11.为什么用分治法设计的算法一般有递归调用?12.为什么要分析最坏情况下的算法时间复杂性?13.简述渐进时间复杂性上界的定义。
14.二分检索算法最多的比较次数?15.快速排序算法最坏情况下需要多少次比较运算?16.贪心算法的基本思想?17.回溯法的解(x1,x2,……x n)的隐约束一般指什么?18.阐述归并排序的分治思路。
19.快速排序的基本思想是什么。
20.什么是直接递归和间接递归?消除递归一般要用到什么数据结构?21.什么是哈密顿环问题?22.用回溯法求解哈密顿环,如何定义判定函数?23.请写出prim算法的基本思想。
二、复杂性分析1、MERGESORT(low,high)if low<high;then mid←(low,high)/2;MERGESORT(low,mid);MERGESORT(mid+1,high);MERGE(low,mid,high);endifend MERGESORT2、procedure S1(P,W,M,X,n)i←1; a←0while i≤ n doif W(i)>M then return endifa←a+ii←i+1 ;repeatend3.procedure PARTITION(m,p)Integer m,p,i;global A(m:p-1)v←A(m);i←mlooploop i←i+1 until A(i) ≥v repeatloop p←p-1 until A(p) ≤v repeatif i<pthen call INTERCHANGE(A(i),A(p))else exitendifrepeatA(m) ←A(p);A(p) ←vEnd PARTITION4.procedure F1(n)if n<2 then return(1)else return(F2(2,n,1,1))endifend F1procedure F2(i,n,x,y)if i≤nthen call F2(i+1,n,y,x+y)endifreturn(y)end F25.procedure MAX(A,n,j)xmax←A(1);j←1for i←2 to n doif A(i)>xmax then xmax←A(i); j←i;endif repeatend MAX6.procedure BINSRCH(A,n,x,j)integer low,high,mid,j,n;low←1;high←nwhile low≤high domid←|_(low+high)/2_|case:x<A(mid):high←mid-1:x>A(mid):low←mid+1:else:j ←mid; returnendcase repeat j ←0 end BINSRCH三、算法理解1、写出多段图最短路经动态规划算法求解下列实例的过程,并求出最优值。
装订线华南农业大学期末考试试卷(A卷) 2012学年第1学期 考试科目:算法设计与分析考试类型:(闭卷)考试 考试时间:120 分钟学号姓名年级专业题号一(20) 二(25) 三(16) 四(24) 五(15) 总分得分评阅人说明:(1)请勿漏填学号姓名等信息。
本试卷仅一份,请将答案直接填于试卷上,莫将试卷当草稿,想好了再写,若空白的位置不够,标注清楚后可以写反面;(2)答题时,对算法的描述可以采用文字、公式、图、伪代码、实例说明等混合形式。
请注意表达应条理清晰,思想简洁,勿长篇累述不得要领。
得分一、填空题(1~3题每空1分,第4题每空2分,共20分,结果直接填于划线处)1、化简下面f(n)函数的渐进上界表达式。
(5分)nnnf32/)(21,则____)(_________))((1OnfO322)(nnf,则____)(_________))((2OnfO33log)(nnf ,则____)(_________))((3OnfO2log42)(nnf ,则____)(_________))((4OnfOnnf3log)(5,则____)(_________))((5OnfO参考解答:)3())((1nOnfO ;)2())((2nOnfO ;)(log))((3nOnfO ;)())((24nOnfO ;)())((5nOnfO 。
2、用大O符号和关于n的渐进函数来表征如下算法Loop1至Loop3的运行时间。
(3分)算法1:O( );算法2:O( );12算法3:O( )参考解答:算法1:)(2n O ;算法2:)(3n O ;算法3:)(4n O 。
3、假设算法A 的计算时间为n n T 2)( ,现在一慢一快的两台计算机上测试算法A ,为解决规模n 的问题慢机运行算法A 花费t 秒,而另一台快机速度是慢机的256倍,则在快机上算法A 同样运行t 秒能解决n1规模,则n1和n 的关系为:n1= ;若算法B 的计算时间为2)(n n T ,其余条件不变,则n1= 。
《算法设计与分析》历年期末试题整理(含答案)(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。
利用迭代算法解决问题,需要做好以下三个方面的工作:一、确定迭代模型。
在可以用迭代算法解决的问题中,至少存在一个直接或间接地不断由旧值递推出新值的变量,这个变量就是迭代变量。
二、建立迭代关系式。
所谓迭代关系式,指如何从变量的前一个值推出其下一个值的公式(或关系)。
迭代关系式的建立是解决迭代问题的关键,通常可以使用递推或倒推的方法来完成。
三、对迭代过程进行控制。
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。
算法基础期末考试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 算法的时间复杂度是指:A. 算法执行时间B. 算法执行的指令条数C. 算法执行所需的内存大小D. 算法执行时所需的数据量答案:B2. 在排序算法中,冒泡排序的平均时间复杂度是:A. O(n)B. O(n log n)C. O(n^2)D. O(1)答案:C3. 递归算法的基本原理是:A. 循环B. 迭代C. 分治D. 重复答案:C4. 哈希表的冲突解决方法不包括:A. 链地址法B. 开放寻址法C. 再散列法D. 排序答案:D5. 动态规划与分治算法的区别在于:A. 递归B. 贪心选择C. 重叠子问题D. 优化子结构答案:C6. 二叉树的深度优先搜索遍历方法包括:A. 前序遍历B. 中序遍历C. 后序遍历D. 所有选项答案:D7. 快速排序算法的最好时间复杂度是:A. O(n)B. O(n log n)C. O(n^2)D. O(log n)答案:B8. 图的广度优先搜索(BFS)使用的是:A. 栈B. 队列C. 链表D. 堆答案:B9. Dijkstra算法是用于解决:A. 最小生成树问题B. 最短路径问题C. 图的连通性问题D. 图的遍历问题答案:B10. 拓扑排序是针对哪种类型的图:A. 有向无环图B. 无向图C. 有向图D. 完全图答案:A二、简答题(每题5分,共30分)1. 请简述什么是贪心算法,并给出一个应用实例。
答案:贪心算法是一种在每一步选择中都采取在当前状态下最好或最优(即最有利)的选择,从而希望导致结果是全局最好或最优的算法策略。
例如,在硬币找零问题中,总是优先使用最大面额的硬币进行找零。
2. 解释什么是二分查找算法,并说明其时间复杂度。
答案:二分查找算法是一种在有序数组中查找特定元素的搜索算法。
其基本思想是将数组分成两半,比较中间元素与目标值,如果目标值等于中间元素,则查找成功;如果目标值小于中间元素,则在左侧子数组中继续查找;如果目标值大于中间元素,则在右侧子数组中继续查找。
《算法分析与设计》期末复习题(一)一、选择题1.应用Johnson法则的流水作业调度采用的算法是(D)A. 贪心算法B. 分支限界法C.分治法D. 动态规划算法2.Hanoi塔问题如下图所示。
现要求将塔座A上的的所有圆盘移到塔座B上,并仍按同样顺序叠置。
移动圆盘时遵守Hanoi塔问题的移动规则。
由此设计出解Hanoi塔问题的递归算法正确的为:(B)Hanoi塔3.动态规划算法的基本要素为(C)A. 最优子结构性质与贪心选择性质B.重叠子问题性质与贪心选择性质C.最优子结构性质与重叠子问题性质D. 预排序与递归调用4. 算法分析中,记号O表示(B),记号Ω表示(A),记号Θ表示(D)。
A.渐进下界B.渐进上界C.非紧上界D.紧渐进界E.非紧下界5. 以下关于渐进记号的性质是正确的有:(A)A.f(n)(g(n)),g(n)(h(n))f(n)(h(n))=Θ=Θ⇒=ΘB. f(n)O(g(n)),g(n)O(h(n))h(n)O(f(n))==⇒=C. O(f(n))+O(g(n)) = O(min{f(n),g(n)})D. f(n)O(g(n))g(n)O(f(n))=⇔=6. 能采用贪心算法求最优解的问题,一般具有的重要性质为:(A)A. 最优子结构性质与贪心选择性质B.重叠子问题性质与贪心选择性质C.最优子结构性质与重叠子问题性质D. 预排序与递归调用7. 回溯法在问题的解空间树中,按(D)策略,从根结点出发搜索解空间树。
A.广度优先 B. 活结点优先 C.扩展结点优先 D. 深度优先8. 分支限界法在问题的解空间树中,按(A)策略,从根结点出发搜索解空间树。
A.广度优先 B. 活结点优先 C.扩展结点优先 D. 深度优先9. 程序块(A)是回溯法中遍历排列树的算法框架程序。
A.B.C. D.10. 回溯法的效率不依赖于以下哪一个因素?(C )A. 产生x[k]的时间;B. 满足显约束的x[k]值的个数;C. 问题的解空间的形式;D. 计算上界函数bound 的时间;E. 满足约束函数和上界函数约束的所有x[k]的个数。
一、填空题(20分)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。
3.若n=4,在机器M1和M2上加工作业i所需的时间分别为a i和b i,且(a1,a2,a3,a4)=(4,5,12,10),(b1,b2,b3,b4)=(8,2,15,9)求4个作业的最优调度方案,并计算最优值。
4.使用回溯法解0/1背包问题:n=3,C=9,V={6,10,3},W={3,4,4},其解空间有长度为3的0-1向量组成,要求用一棵完全二叉树表示其解空间(从根出发,左1右0),并画出其解空间树,计算其最优值及最优解。
(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。
利用迭代算法解决问题,需要做好以下三个方面的工作:一、确定迭代模型。
在可以用迭代算法解决的问题中,至少存在一个直接或间接地不断由旧值递推出新值的变量,这个变量就是迭代变量。
二、建立迭代关系式。
所谓迭代关系式,指如何从变量的前一个值推出其下一个值的公式(或关系)。
迭代关系式的建立是解决迭代问题的关键,通常可以使用递推或倒推的方法来完成。
三、对迭代过程进行控制。
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。
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分钟性的阶为结点的是 指1.试述回溯法的基本思想及用回溯法解题的步骤。
2.有8个作业{1,2,…,8}要在由2台机器M1和M2组成的流水线上完成加工。
每个作业加工的顺序都是先在M1给出一个最优调度方案,使得从第一个作业在机器M1上开始加工,到最后一个作业在机器M2上加工完成所需的时间最少,并计算所需的最少时间。
答:最优调度方案为所需的最少时间为:_______________________3.根据优先队列式分支限界法,求下图中从v1点到v9点的单源最短路径,请画出求得最优解的解空间树。
要求中间被舍弃的结点用×标记,获得中间解的结点用单圆圈○框起(如),最优解用双圆圈◎框起。
三、算法填空(每空2分,共计10分)设R={r1,r2,...,r n}是要进行排列的n个元素,其中元素r1,r2,...,r n可能相同,试设计一个算法,列出R的所有不同排列,并给出不同排列的总数。
算法如下,填写缺失的语句。
template<typenameType>Swap(R[k],R[i]);}}}四、算法设计(共计15分)设有n个程序{1,2,3...,n}要存放在长度为L的磁带上。
程序i存放在磁带上的长度是Li,1≤i≤n。
程序存储问题要求确定这n个程序在磁带上的一个存储方案,使得能够在磁带上存储尽可能多的程序,在保证存储最多程序的前提下还要求磁带的利用率达到最大。
(1)给出求解存储最多程序的算法,并证明算法的正确性;(2)给出求解使磁带的利用率达到最大的方案的算法思路。
五、算法设计(共计15分)通过键盘输入一个高精度的正整数n (n 的有效位数≤240),去掉其中任意s 个数字后,剩下的数字按原左右次序将组成一个新的正整数。
对给定的n 和s ,寻找一种方案,使得剩下的数字组成的新最小。
考生 信 息 栏 ______学院______系______专业______年级姓名______学号_____ 装 订 线考 生信 息 栏 ______学院______系______专业______年级姓名______学号_____ 装 订 线 pro2(n) ex1(n/2) end if return end ex1 3.用Floyd 算法求下图每一对顶点之间的最短路径长度,计算矩阵D 0,D 1,D 2和D 3,其中D k [i, j]表示从顶点i 到顶点j 的不经过编号大于k 的顶点的最短路径长度。
三.算法填空题(共34分) 1.(10分)设n 个不同的整数按升序存于数组A[1..n]中,求使得A[i]=i 的下标i 。
下面是求解该问题的分治算法。
算法 SEARCH 输入:正整数n ,存储n 个按升序排列的不同整数的数组A[1..n]。
输出:A[1..n]中使得A[i]=i 的一个下标i ,若不存在,则输出 no solution 。
i=find ( (1) ) if i>0 then output i else output “no solution” end SEARCH 过程 find (low, high) // 求A[low..high] 中使得A[i]=i 的一个下标并返回,若不存在,考生 信息 栏 ______学院______系______ 专业 ______年级姓名______学号_____ 装订线《算法设计与分析》期考试卷(A)标准答案 一. 填空题:1. 元运算 考生 信 息 栏 ______学院______系______ 专业 ______年级姓名______ 学号_____ 装订线2. O3.∑∈n D I I t I p )()(4. 将规模为n 的问题分解为子问题以及组合相应的子问题的解所需的时间5. 分解,递归,组合6. 在问题的状态空间树上作带剪枝的DFS 搜索(或:DFS+剪枝)7. 前者分解出的子问题有重叠的,而后者分解出的子问题是相互独立(不重叠)的8. 局部9. 高10. 归并排序算法11. 不同12. v=random (low, high); 交换A[low]和A[v]的值随机选主元13. 比较n二. 计算题和简答题:1. 阶的关系:(1) f(n)= O(g(n))(2) f(n)=Ω(g(n))(3) f(n)=Ω(g(n))(4) f(n)= O(g(n))(5) f(n)=Θ(g(n))阶最低的函数是:100阶最高的函数是:n 32. 该递归算法的时间复杂性T(n)满足下列递归方程:⎩⎨⎧>+===1n ,n log T(n/2)T(n)1n , 1T(n)2 将n=k2, a=1, c=2, g(n)=n log 2, d=1代入该类递归方程解的一般形式得: T(n)=1+∑-=1k 0i i 22n log =1+k n log 2-∑-=1k 0i i =1+ k n log 2-2)1k (k -=n log 2122+n log 212+1 所以,T(n)= n log 2122+n log 212+1=)(log 2n Θ。
算法题-计算机算法设计与分析期末试题4套(含答案)(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。
利用迭代算法解决问题,需要做好以下三个方面的工作:一、确定迭代模型。
在可以用迭代算法解决的问题中,至少存在一个直接或间接地不断由旧值递推出新值的变量,这个变量就是迭代变量。
二、建立迭代关系式。
所谓迭代关系式,指如何从变量的前一个值推出其下一个值的公式(或关系)。
迭代关系式的建立是解决迭代问题的关键,通常可以使用递推或倒推的方法来完成。
三、对迭代过程进行控制。
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。
单选题(每题 2 分,共20分)1. 对一个算法的评价,不包括如下(B )方面的内容。
A.健壮性和可读性 B.并行性 C.正确性 D.时空复杂度2. 在带有头结点的单链表HL中,要向表头插入一个由指针p指向的结点,则执行( A )。
A. p->next=HL->next; HL->next=p;B. p->next=HL; HL=p;C. p->next=HL; p=HL;D. HL=p; p->next=HL;3. 对线性表,在下列哪种情况下应当采用链表表示?( B )A.经常需要随机地存取元素B.经常需要进行插入和删除操作C.表中元素需要占据一片连续的存储空间D.表中元素的个数不变4. 一个栈的输入序列为1 2 3,则下列序列中不可能是栈的输出序列的是( C )A. 2 3 1B. 3 2 1C. 3 1 2D. 1 2 36. 若需要利用形参直接访问实参时,应将形参变量说明为(D )参数。
A.值 B.函数 C.指针 D.引用8. 在稀疏矩阵的带行指针向量的链接存储中,每个单链表中的结点都具有相同的( A )。
A.行号 B.列号 C.元素值 D.非零元素个数10. 从二叉搜索树中查找一个元素时,其时间复杂度大致为(C )。
A. O(n)B. O(1)C. O(log2n)D. O(n2)二、运算题(每题 6 分,共24分)1. 数据结构是指数据及其相互之间的_联系。
当结点之间存在M对N(M:N)的联系时,称这种结构为__图__。
2. 队列的插入操作是在队列的___尾_进行,删除操作是在队列的_首_进行。
3. 当用长度为N的数组顺序存储一个栈时,假定用top==N表示栈空,则表示栈满的条件是___top==0___(要超出才为满)_______________。
4. 对于一个长度为n的单链存储的线性表,在表头插入元素的时间复杂度为___ O(1)__,在表尾插入元素的时间复杂度为___ O(n)___。
《算法设计与分析》期末必考复习及答案题整理1、分治法的基本思想:是将一个规模为N的问题分解为K个规模较小的子问题,这些子问题互相独立且与原问题相同。
递归地解这些子问题,然后将各子问题的解合并得到原问题的解。
2、贪心选择性质:指所求问题的整体最优解可以通过一系列局部最优的选择,3、 Prim算法:设G=(V,E)是连通带权图,V={1,2,…,n}。
构造G的最小生成树的Prim算法的基本思想是:首先置S={1},然后,只要S是V的真子集,就作如下的贪心选择:选取满足条件i?S,j?V-S,且c[j]最小的边,将顶点j添加到S 中。
这个过程一直进行到S=V时为止。
4、什么是剪枝函数:回溯法搜索解空间树时,通常采用两种策略避免无效搜索,提高回溯法的搜索效率。
其一是用约束函数在扩展结点处剪去不满足约束的子树;其二是用限界函数剪去得不到最优解的子树。
这两类函数统称为剪枝函数。
6、分支限界法的基本思想:(1)分支限界法常以广度优先或以最小耗费(最大效益)优先的方式搜索问题的解空间树。
(2)在分支限界法中,每一个活结点只有一次机会成为扩展结点。
活结点一旦成为扩展结点,就一次性产生其所有儿子结点。
在这些儿子结点中,导致不可行解或导致非最优解的儿子结点被舍弃,其余儿子结点被加入活结点表中。
(3)此后,从活结点表中取下一结点成为当前扩展结点,并重复上述结点扩展过程,这个过程一直持续到找到所需的解或活结点表这空时为止。
5、什么是算法的复杂性:是该算法所需要的计算机资源的多少,它包括时间和空间资源。
6、最优子结构性质:该问题的最优解包含着其子问题的最优解。
7、回溯法:是一个既带有系统性又带有跳跃性的搜索算法。
这在问题的解空间树中,按深度优先策略,从根结点出发搜索解空间树。
算法搜索至解空间树的任一结点时,先判断该结点是否包含问题的解。
如果肯定不包含,则跳过对以该结点为根的子树的搜索,逐层向其祖先结点回溯;否则,进入该子树,继续按深度优先策略搜索。
高级算法期末试题题库及答案一、选择题1. 下列哪种算法可以高效地解决最短路径问题?A. 深度优先搜索B. 广度优先搜索C. 贪心算法D. 动态规划答案:D. 动态规划2. 快速排序采用了哪种分治策略?A. 分而治之B. 合并策略C. 分割策略D. 选择策略答案:C. 分割策略3. 在一个有向无环图中,拓扑排序用于解决什么问题?A. 最短路径问题B. 最长路径问题C. 拓扑结构问题D. 线性排序问题答案:D. 线性排序问题4. 迭代加深搜索是一种针对何种问题的搜索方法?A. 最短路径问题B. 最长路径问题C. 博弈树问题D. 图遍历问题答案:C. 博弈树问题5. 哈夫曼编码主要用于解决什么问题?A. 字符串匹配问题B. 编码问题C. 二叉搜索树问题D. 图的最小生成树问题答案:B. 编码问题二、填空题1. 分治策略将问题划分为_____个较小的子问题。
答案:2 个2. 动态规划中,必须满足_____两个条件才能使用。
答案:最优子结构和重叠子问题3. 在图的最小生成树算法中,使用了_____策略。
答案:贪心策略4. 剪枝是一种用于优化_____的搜索算法。
答案:回溯算法5. Dijkstra算法用于解决_____问题。
答案:最短路径问题三、简答题1. 简述动态规划算法的基本原理。
答:动态规划是一种将复杂问题划分为简单子问题并将子问题的解存储起来的算法。
动态规划算法的基本原理是利用子问题的解来构建原问题的解,通过解决子问题来解决整体问题。
其核心思想是将原问题分解为相互重叠的子问题,通过递归或迭代的方式依次求解子问题并将解存储起来,以避免重复计算。
动态规划算法通常适用于最优化问题,具有较高的效率和可扩展性。
2. 简述贪心算法的基本原理。
答:贪心算法是一种在每一步选择中都做出当前最优解的策略,以期望最终获得全局最优解的算法。
贪心算法的基本原理是通过贪心策略,即每次选择当前最优解来构建问题的解。
贪心算法通常不需要对问题进行全局搜索,而是根据问题的特点和约束条件,每次选择最优解,逐步构建最终解。
2011 年 12 月考试算法设计分析第一次作业一、单项选择题(本大题共 30 分,共 15 小题,每小题 2 分)1. 算法分析的两个主要方面是()。
A. 空间复杂度和时间复杂度B. 正确性和简单性C. 可读性和文档性D. 数据复杂度和程序复杂度2. 计算机算法指的是()。
A. 计算方法B. 排序方法C. 解决问题的方法和过程D. 调度方法3. 多阶段决策问题就是要在可以选择的那些策略中间选取一个()策略使在预定的标准下达到最好的效果。
A. 最优B. 最差C. 平衡D. 任意4. 根据排序元素所在位置的不同,排序分()。
A. 内排序和外排序B. 首排序和尾排序C. 顺序排序和逆序排序D. 堆排序和栈排序5. 算法必须具备输入、输出和()等 5 个特性。
A. 可执行性、可移植性和可扩充性B. 可行性、确定性和有穷性C. 确定性、有穷性和稳定性D. 易读性、稳定性和安全性6. 与分治法不同的是,适合于用动态规划求解的问题()A. 经分解得到子问题往往不是互相独立的B. 经分解得到子问题往往是互相独立的C. 经分解得到子问题往往是互相交叉的D. 经分解得到子问题往往是任意的7. 二分搜索算法的基本思想是将 n 个元素分成个数大致相同的两半,取 an/2与 x 进行比较:如果(),则只要在数组 a 的左半部继续搜索 x。
A. x<an/2B. xan/2C. xan/2D. xan/28. 活动安排问题就是在所给的活动集合中,选出()的相容活子集。
A. 最小B. 任意C. 最大D. 一个9. 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()A. 回溯法B. 分支限界法C. 回溯法和分支限界法D. 回溯法求解子集树问题10. 适用动态规划的问题必须满足()A. 最优化原理B. 无前效性C. 最优化原理和后效性D. 最优化原理和无后效性11. 算法的每种运算必须要有确切的定义不能有二义性以下符合算法确定性运算的是()A. 5/0B. 将 6 或 7 与 x 相加C. 未赋值变量参与运算D. fnfn-12F110n 为自然数12.直接或间接的调用自身的算法称为()。
1.应用Johnson 法则的流水作业调度采用的算法是(D )A. 贪心算法B. 分支限界法C.分治法D. 动态规划算法2.Hanoi 塔问题如下图所示。
现要求将塔座A 上的的所有圆盘移到塔座B 上,并仍按同样顺序叠置。
移动圆盘时遵守Hanoi 塔问题的移动规则。
由此设计出解Hanoi 塔问题的递归算确的为:(B )3. 动态规划算法的基本要素为(C ) A. 最优子结构性质与贪心选择性质 B .重叠子问题性质与贪心选择性质 C .最优子结构性质与重叠子问题性质 D. 预排序与递归调用4. 算法分析中,记号O 表示(B ), 记号Ω表示(A ), 记号Θ表示(D )。
A.渐进下界 B.渐进上界 C.非紧上界 D.紧渐进界 E.非紧下界5. 以下关于渐进记号的性质是正确的有:(A ) A.f (n)(g(n)),g(n)(h(n))f (n)(h(n))=Θ=Θ⇒=Θ B. f (n)O(g(n)),g(n)O(h(n))h(n)O(f (n))==⇒= C. O(f(n))+O(g(n)) = O(min{f(n),g(n)}) D. f (n)O(g(n))g(n)O(f (n))=⇔=6. 能采用贪心算法求最优解的问题,一般具有的重要性质为:(A ) A. 最优子结构性质与贪心选择性质B .重叠子问题性质与贪心选择性质 C .最优子结构性质与重叠子问题性质D. 预排序与递归调用7. 回溯法在问题的解空间树中,按(D )策略,从根结点出发搜索解空间树。
A . 广度优先 B. 活结点优先 C.扩展结点优先 D. 深度优先Hanoi 塔B. void hanoi(int n, int A, int B, int C) {if (n > 0) {hanoi(n-1, A, C, B); move(n,a,b);hanoi(n-1, C, B, A); }8. 分支限界法在问题的解空间树中,按(A)策略,从根结点出发搜索解空间树。
A.广度优先 B. 活结点优先 C.扩展结点优先 D. 深度优先9. 程序块(A)是回溯法中遍历排列树的算法框架程序。
A.10. 回溯法的效率不依赖于以下哪一个因素?(C )A.产生x[k]的时间;B.满足显约束的x[k]值的个数;C.问题的解空间的形式;D.计算上界函数bound的时间;E.满足约束函数和上界函数约束的所有x[k]的个数。
F.计算约束函数constraint的时间;11. 常见的两种分支限界法为(D)A. 广度优先分支限界法与深度优先分支限界法;B. 队列式(FIFO)分支限界法与堆栈式分支限界法;C. 排列树法与子集树法;D. 队列式(FIFO)分支限界法与优先队列式分支限界法;12. k带图灵机的空间复杂性S(n)是指(B)A.k带图灵机处理所有长度为n的输入时,在某条带上所使用过的最大方格数。
B.k带图灵机处理所有长度为n的输入时,在k条带上所使用过的方格数的总和。
C.k带图灵机处理所有长度为n的输入时,在k条带上所使用过的平均方格数。
D.k带图灵机处理所有长度为n的输入时,在某条带上所使用过的最小方格数。
13. NP类语言在图灵机下的定义为(D)A.NP={L|L是一个能在非多项式时间被一台NDTM所接受的语言};B.NP={L|L是一个能在多项式时间被一台NDTM所接受的语言};C.NP={L|L是一个能在多项式时间被一台DTM所接受的语言};D.NP={L|L是一个能在多项式时间被一台NDTM所接受的语言};14. 记号O的定义正确的是(A)。
A.O(g(n)) = { f(n) | 存在正常数c和n0使得对所有n≥n0有:0≤ f(n) ≤cg(n) };B.O(g(n)) = { f(n) | 存在正常数c和n0使得对所有n≥n0有:0≤ cg(n) ≤f(n) };>0使得对所有n≥n0 C.O(g(n)) = { f(n) | 对于任何正常数c>0,存在正数和n有:0 ≤f(n)<cg(n) };>0使得对所有D.O(g(n)) = { f(n) | 对于任何正常数c>0,存在正数和nn≥n0有:0 ≤cg(n) < f(n) };15. 记号Ω的定义正确的是(B)。
A.O(g(n)) = { f(n) | 存在正常数c和n0使得对所有n≥n0有:0≤ f(n) ≤cg(n) };B.O(g(n)) = { f(n) | 存在正常数c和n0使得对所有n≥n0有:0≤ cg(n) ≤f(n) };>0使得对所有n≥n0 C.(g(n)) = { f(n) | 对于任何正常数c>0,存在正数和n有:0 ≤f(n)<cg(n) };>0使得对所有n≥n0 D.(g(n)) = { f(n) | 对于任何正常数c>0,存在正数和n有:0 ≤cg(n) < f(n) };1.程序段的所需要的计算时间为(2O(n))。
Array2.3.优的选择,即贪心选择来达到)。
4.所谓最优子结构性质是指(问题的最优解包含了其子问题的最优解)。
5.回溯法是指(具有限界函数的深度优先生成法)。
6. 用回溯法解题的一个显著特征是在搜索过程中动态产生问题的解空间。
在任何时刻,算法只保存从根结点到当前扩展结点的路径。
如果解空间树中从根结点到叶结点的最长路径的长度为h(n),则回溯法所需的计算空间通常为(O(h(n)))。
7. 回溯法的算法框架按照问题的解空间一般分为(子集树)算法框架与(排列树)算法框架。
8. 用回溯法解0/1背包问题时,该问题的解空间结构为(子集树)结构。
9.用回溯法解批处理作业调度问题时,该问题的解空间结构为(排列树)结构。
10.用回溯法解0/1背包问题时,计算结点的上界的函数如下所示,请在空格中填入合适的容:11. 用回溯法解布线问题时,求最优解的主要程序段如下。
如果布线区域划分为n m的方格阵列,扩展每个结点需O(1)的时间,L为最短布线路径的长度,则算法共耗时 ( O(mn) ),构造相应的最短距离需要(O(L))时间。
12.13.二、1.机器调度问题。
问题描述:现在有n件任务和无限多台的机器,任务可以在机器上得到处理。
每件任务的开始时间为si ,完成时间为fi,si<fi。
[si,fi]为处理任务i的时间围。
两个任务i,j重叠指两个任务的时间围区间有重叠,而并非指i,j的起点或终点重合。
例如:区间[1,4]与区间[2,4]重叠,而与[4,7]不重叠。
一个可行的任务分配是指在分配中没有两件重叠的任务分配给同一台机器。
因此,在可行的分配中每台机器在任何时刻最多只处理一个任务。
最优分配是指使用的机器最少的可行分配方案。
问题实例:若任务占用的时间围是{[1,4],[2,5],[4,5],[2,6],[4,7]},则按时完成所有任务最少需要几台机器?(提示:使用贪心算法)画出工作在对应的机器上的分配情况。
2. 已知非齐次递归方程:f (n)bf (n 1)g(n)f (0)c =-+⎧⎨=⎩ ,其中,b 、c 是常数,g(n)是n 的某一个函数。
则f(n)的非递归表达式为:nnn i i 1f (n)cb b g(i)-==+∑。
现有Hanoi 塔问题的递归方程为:h(n)2h(n 1)1h(1)1=-+⎧⎨=⎩ ,求h(n)的非递归表达式。
解:利用给出的关系式,此时有:b=2, c=1, g(n)=1, 从n 递推到1,有:n 1n 1n 1i i 1n 1n 22n h(n)cbb g(i)22 (22121)----=--=+=+++++=-∑ 3. 单源最短路径的求解。
问题的描述:给定带权有向图(如下图所示)G =(V,E),其中每条边的权是非负实数。
另外,还给定V 中的一个顶点,称为源。
现在要计算从源到所有其它各顶点的最短路长度。
这里路的长度是指路上各边权之和。
这个问题通常称为单源最短路径问题。
解法:现采用Dijkstra 算法计算从源顶点1到其它顶点间最短路径。
请将此过程填入下表中。
4. 请写出用回溯法解装载问题的函数。
装载问题:有一批共n 个集装箱要装上2艘载重量分别为c1和c2的轮船,其中集装箱i 的重量为wi ,且121ni i w cc =≤+∑。
装载问题要求确定是否有一个合理的装载方案可将这n 个集装箱装上这2艘轮船。
如果有,找出一种装载方案。
解:void backtrack (int i){// 搜索第i 层结点if (i > n) // 到达叶结点更新最优解bestx,bestw;return; r -= w[i];if (cw + w[i] <= c) {// 搜索左子树 x[i] = 1; cw += w[i];backtrack (i + 1); cw -= w[i]; } if (cw + r > bestw) {x[i] = 0; // 搜索右子树 backtrack (i + 1); } r += w[i]; }5. 用分支限界法解装载问题时,对算法进行了一些改进,下面的程序段给出了改进部分;试说明斜线部分完成什么功能,以及这样做的原因,即采用这样的方式,算法在执行上有什么不同。
43 2 1 100 30 maxint10 - {1} 初始 dist[5] dist[4] dist[3] dist[2] u S 迭代解答:斜线标识的部分完成的功能为:提前更新bestw值;这样做可以尽早的进行对右子树的剪枝。
具体为:算法Maxloading初始时将bestw设置为0,直到搜索到第一个叶结点时才更新bestw。
因此在算法搜索到第一个叶子结点之前,总有bestw=0,r>0 故Ew+r>bestw总是成立。
也就是说,此时右子树测试不起作用。
为了使上述右子树测试尽早生效,应提早更新bestw。
又知算法最终找到的最优值是所求问题的子集树中所有可行结点相应重量的最大值。
而结点所相应得重量仅在搜索进入左子树是增加,因此,可以在算法每一次进入左子树时更新bestw的值。
7. 最长公共子序列问题:给定2个序列X={x1,x2,…,xm}和Y={y1,y2,…,yn},找出X和Y的最长公共子序列。
由最长公共子序列问题的最优子结构性质建立子问题最优值的递归关系。
用c[i][j]记录序列Xi和Yj的最长公共子序列的长度。
其中,Xi={x1,x2,…,xi};Yj={y1,y2,…,yj}。
当i=0或j=0时,空序列是Xi和Yj的最长公共子序列。
故此时C[i][j]=0。
其它情况下,由最优子结构性质可建立递归关系如下:00,0 [][][1][1]1,0;max{[][1],[1][]},0;i ji ji jc i j c i j i j x yc i j c i j i j x y⎧==⎪=--+>=⎨⎪-->≠⎩在程序中,b[i][j]记录C[i][j]的值是由哪一个子问题的解得到的。