湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院《算法設(shè)計(jì)與分析》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題2分，共40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、在動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的應(yīng)用中，以下關(guān)于最優(yōu)子結(jié)構(gòu)性質(zhì)的描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.問(wèn)題的最優(yōu)解包含了子問(wèn)題的最優(yōu)解B.通過(guò)求解子問(wèn)題的最優(yōu)解可以得到原問(wèn)題的最優(yōu)解C.最優(yōu)子結(jié)構(gòu)性質(zhì)是動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法能夠有效解決問(wèn)題的關(guān)鍵D.只要問(wèn)題具有最優(yōu)子結(jié)構(gòu)性質(zhì)，就一定可以使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法求解2、在研究分治算法時(shí)，需要將一個(gè)大問(wèn)題分解為多個(gè)較小的、相似的子問(wèn)題，并分別解決這些子問(wèn)題，然后將結(jié)果合并。假設(shè)要計(jì)算一個(gè)大規(guī)模矩陣的乘法，以下哪種基于分治思想的算法可能適用？（）A.普通的矩陣乘法算法B.Strassen矩陣乘法算法C.高斯消元法D.以上算法都不適用3、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，但需要多次讀寫磁盤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4、在動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的應(yīng)用中，假設(shè)有一個(gè)背包問(wèn)題，背包的容量有限，需要從一系列具有不同價(jià)值和重量的物品中選擇裝入背包的物品，以使背包中物品的總價(jià)值最大。以下哪種情況可能會(huì)使動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的實(shí)現(xiàn)變得復(fù)雜？（）A.物品的價(jià)值和重量關(guān)系不規(guī)則B.背包的容量變化頻繁C.物品的數(shù)量非常大D.對(duì)最優(yōu)解的要求過(guò)于嚴(yán)格5、堆排序是一種基于二叉堆數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的排序算法。假設(shè)我們正在使用堆排序?qū)σ粋€(gè)數(shù)組進(jìn)行排序。以下關(guān)于堆排序的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.最大堆用于升序排序，最小堆用于降序排序B.堆排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)，空間復(fù)雜度為O(1)C.構(gòu)建堆的過(guò)程和調(diào)整堆的過(guò)程都涉及到元素的比較和交換操作D.堆排序在所有情況下都比快速排序的性能更好6、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7、在字符串匹配算法中，KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法相比樸素的字符串匹配算法有更高的效率。假設(shè)要在一個(gè)長(zhǎng)文本中查找一個(gè)短模式串，以下關(guān)于KMP算法的優(yōu)點(diǎn)，哪個(gè)描述是正確的（）A.減少不必要的字符比較B.不需要預(yù)處理模式串C.適用于所有類型的字符串D.以上都不對(duì)8、在一個(gè)貪心算法的應(yīng)用中，雖然每次選擇都看似是當(dāng)前最優(yōu)的，但最終得到的結(jié)果卻不是全局最優(yōu)解。這可能是因?yàn)樨澬乃惴]有考慮到以下哪個(gè)因素？（）A.未來(lái)的選擇和影響B(tài).數(shù)據(jù)的分布情況C.算法的時(shí)間復(fù)雜度D.算法的空間復(fù)雜度9、在算法的空間復(fù)雜度分析中，假設(shè)一個(gè)算法在處理一個(gè)規(guī)模為n的輸入時(shí)，需要額外使用一個(gè)大小為nlogn的輔助數(shù)組。以下哪個(gè)是該算法的空間復(fù)雜度？（）A.O(n)B.O(logn)C.O(nlogn)D.O(n^2)10、某算法需要對(duì)一個(gè)鏈表進(jìn)行排序，同時(shí)要求在原地進(jìn)行排序，即不使用額外的存儲(chǔ)空間。以下哪種排序算法可以滿足這個(gè)要求？（）A.冒泡排序B.選擇排序C.插入排序D.歸并排序11、在一個(gè)查找問(wèn)題中，如果數(shù)據(jù)是有序的，以下哪種查找算法的平均性能可能最好？（）A.順序查找B.二分查找C.插值查找D.以上算法的平均性能取決于數(shù)據(jù)分布12、在設(shè)計(jì)一個(gè)算法來(lái)解決數(shù)獨(dú)問(wèn)題時(shí)，需要在一個(gè)9x9的方格中填入數(shù)字1到9，使得每行、每列和每個(gè)3x3的子方格內(nèi)都沒有重復(fù)的數(shù)字。以下哪種搜索策略可能適用于這個(gè)問(wèn)題？（）A.隨機(jī)搜索B.深度優(yōu)先搜索C.廣度優(yōu)先搜索D.啟發(fā)式搜索13、考慮一個(gè)用于查找數(shù)組中第k小元素的算法。以下哪種算法可以在平均情況下以O(shè)(n)的時(shí)間復(fù)雜度完成這個(gè)任務(wù)（）A.冒泡排序后選擇B.快速排序的變體C.插入排序D.以上算法都不行14、當(dāng)解決一個(gè)最優(yōu)化問(wèn)題時(shí)，如果可以在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)驗(yàn)證一個(gè)解是否為最優(yōu)解，那么這個(gè)問(wèn)題可能屬于以下哪類問(wèn)題（）A.P問(wèn)題B.NP問(wèn)題C.NP完全問(wèn)題D.NP難問(wèn)題15、貪心算法是一種常用的算法設(shè)計(jì)策略，它在每一步都選擇當(dāng)前看起來(lái)最優(yōu)的決策。以下關(guān)于貪心算法的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是：貪心算法通常能夠得到全局最優(yōu)解，但也可能陷入局部最優(yōu)解。貪心算法的正確性需要通過(guò)證明來(lái)保證。那么，下列關(guān)于貪心算法的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.貪心算法的時(shí)間復(fù)雜度通常較低B.貪心算法在某些情況下可以得到近似最優(yōu)解C.貪心算法適用于所有問(wèn)題的求解D.貪心算法的設(shè)計(jì)需要考慮問(wèn)題的特性和目標(biāo)16、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)物流配送系統(tǒng)的路徑規(guī)劃算法，需要考慮多個(gè)配送點(diǎn)的位置、貨物數(shù)量和車輛的容量限制等因素，以找到最優(yōu)的配送路線，使得總運(yùn)輸成本最小。在這種情況下，以下哪種算法可能是最有效的選擇？（）A.深度優(yōu)先搜索算法，遍歷所有可能的路徑B.廣度優(yōu)先搜索算法，逐步擴(kuò)展搜索范圍C.動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，通過(guò)子問(wèn)題的最優(yōu)解來(lái)求解整體最優(yōu)解D.貪心算法，每次選擇局部最優(yōu)的決策17、在隨機(jī)化算法的應(yīng)用中，假設(shè)要快速估計(jì)一個(gè)復(fù)雜函數(shù)的積分值。以下哪種隨機(jī)化方法通常被使用？（）A.蒙特卡羅方法B.拉斯維加斯算法C.舍伍德算法D.以上方法都有可能18、時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)的算法通常比時(shí)間復(fù)雜度為O(n)的算法（）A.更慢B.更快C.一樣快D.無(wú)法比較19、想象一個(gè)需要對(duì)一個(gè)平衡二叉樹進(jìn)行插入操作的情況。以下哪種方法可能是最有效的保持樹的平衡？（）A.每次插入后進(jìn)行自頂向下的調(diào)整，通過(guò)旋轉(zhuǎn)操作保持平衡B.先插入，然后在需要時(shí)進(jìn)行自底向上的調(diào)整和旋轉(zhuǎn)C.插入后重建整個(gè)平衡二叉樹D.不進(jìn)行任何調(diào)整，允許樹暫時(shí)失去平衡，在后續(xù)操作中再處理20、一個(gè)算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(2^n)，空間復(fù)雜度為O(n)。如果要降低算法的時(shí)間復(fù)雜度，同時(shí)保持空間復(fù)雜度不變，以下哪種改進(jìn)思路可能是有效的？（）A.采用分治法B.利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃C.優(yōu)化算法的邏輯結(jié)構(gòu)D.以上都不太可能二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）分析哈希表的沖突解決方法。2、（本題5分）說(shuō)明如何用分支限界法解決資源分配的成本最小化問(wèn)題。3、（本題5分）分析在數(shù)字營(yíng)銷中的精準(zhǔn)投放算法。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法，對(duì)一個(gè)鏈表進(jìn)行刪除重復(fù)節(jié)點(diǎn)的操作。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，判斷一個(gè)二叉樹是否為平衡二叉樹。3、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法，求解最大流問(wèn)題的Edmonds-Karp算法的改進(jìn)算法。4、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)算法，對(duì)一個(gè)字符串進(jìn)行歸并排序的二路歸并和三路歸并混合實(shí)現(xiàn)。5、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)算法，對(duì)一個(gè)字符串進(jìn)行歸并排序的非遞歸并行實(shí)現(xiàn)。四、分析題（本大題共2個(gè)小題，共20分)1、（本題10分）給定一個(gè)整數(shù)數(shù)組和一個(gè)滑動(dòng)窗口大小k，設(shè)計(jì)算法找