江南大學(xué)《算法設(shè)計(jì)與分析》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)江南大學(xué)《算法設(shè)計(jì)與分析》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______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、在一個(gè)字符串匹配問(wèn)題中，需要在一個(gè)長(zhǎng)文本中查找一個(gè)短模式字符串的所有出現(xiàn)位置。以下哪種字符串匹配算法可能是最適合的？（）A.暴力匹配算法，簡(jiǎn)單直接但效率較低，特別是對(duì)于長(zhǎng)文本B.KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法，通過(guò)利用模式字符串的自身特征來(lái)避免不必要的回溯，提高效率C.BM（Boyer-Moore）算法，從右向左進(jìn)行比較，并根據(jù)壞字符和好后綴規(guī)則進(jìn)行跳躍，通常具有較高的效率D.Rabin-Karp算法，通過(guò)計(jì)算字符串的哈希值來(lái)進(jìn)行匹配，可能存在哈希沖突2、考慮一個(gè)用于在鏈表中查找特定元素的算法。如果鏈表是無(wú)序的，以下哪種查找方法的平均時(shí)間復(fù)雜度最差（）A.順序查找B.二分查找C.哈希查找D.以上方法平均復(fù)雜度相同3、動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法通常用于求解具有最優(yōu)子結(jié)構(gòu)性質(zhì)的問(wèn)題，以下關(guān)于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.動(dòng)態(tài)規(guī)劃通過(guò)保存已求解子問(wèn)題的結(jié)果，避免了重復(fù)計(jì)算B.動(dòng)態(tài)規(guī)劃的求解過(guò)程通常按照自底向上或自頂向下的方式進(jìn)行C.動(dòng)態(tài)規(guī)劃一定能找到問(wèn)題的最優(yōu)解D.所有具有重疊子問(wèn)題的問(wèn)題都適合用動(dòng)態(tài)規(guī)劃求解4、在圖的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，鄰接矩陣和鄰接表各有優(yōu)缺點(diǎn)，以下關(guān)于它們的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.鄰接矩陣適合存儲(chǔ)稠密圖，鄰接表適合存儲(chǔ)稀疏圖B.對(duì)于無(wú)向圖，鄰接矩陣的空間復(fù)雜度為O(n^2)，鄰接表的空間復(fù)雜度為O(n+e)，其中n是頂點(diǎn)數(shù)，e是邊數(shù)C.使用鄰接矩陣判斷兩個(gè)頂點(diǎn)之間是否存在邊的時(shí)間復(fù)雜度為O(1)，使用鄰接表的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)D.在進(jìn)行圖的遍歷操作時(shí)，鄰接矩陣的效率總是高于鄰接表5、動(dòng)態(tài)規(guī)劃是解決多階段決策過(guò)程最優(yōu)化問(wèn)題的一種方法。假設(shè)我們正在考慮使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃來(lái)解決一個(gè)具有最優(yōu)子結(jié)構(gòu)性質(zhì)的問(wèn)題。以下關(guān)于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.動(dòng)態(tài)規(guī)劃通過(guò)保存已解決的子問(wèn)題的答案，避免了重復(fù)計(jì)算，從而提高了效率B.要使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃，問(wèn)題必須具有最優(yōu)子結(jié)構(gòu)和重疊子問(wèn)題的性質(zhì)C.最長(zhǎng)公共子序列問(wèn)題和背包問(wèn)題都是可以用動(dòng)態(tài)規(guī)劃有效解決的典型例子D.動(dòng)態(tài)規(guī)劃總是能夠找到問(wèn)題的最優(yōu)解，并且其時(shí)間復(fù)雜度總是低于其他算法6、在算法的效率優(yōu)化中，緩存（Cache）的使用可以顯著提高性能。以下關(guān)于緩存的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.緩存是一種高速的存儲(chǔ)區(qū)域，用于存儲(chǔ)最近訪問(wèn)的數(shù)據(jù)，以減少對(duì)慢速主存的訪問(wèn)次數(shù)B.緩存的命中率越高，算法的性能提升就越明顯C.緩存的大小和替換策略對(duì)算法的性能有重要影響D.只要使用了緩存，算法的時(shí)間復(fù)雜度就一定會(huì)降低7、當(dāng)使用隨機(jī)化算法來(lái)解決一個(gè)問(wèn)題時(shí)，例如隨機(jī)快速排序，以下關(guān)于其性能的描述，哪個(gè)是正確的（）A.每次運(yùn)行結(jié)果相同B.平均性能較好C.總是比確定性算法快D.以上都不對(duì)8、歸并排序的遞歸實(shí)現(xiàn)中，每次將數(shù)組分成兩部分，那么遞歸的深度是多少？（）A.O(1)B.O(logn)C.O(n)D.O(nlogn)9、在字符串匹配算法中，KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法是一種高效的算法。以下關(guān)于KMP算法的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.利用了已經(jīng)匹配的部分信息來(lái)避免不必要的回溯B.時(shí)間復(fù)雜度為O(m+n)，其中m是模式串長(zhǎng)度，n是主串長(zhǎng)度C.其核心是構(gòu)建一個(gè)next數(shù)組來(lái)指導(dǎo)匹配過(guò)程D.KMP算法的空間復(fù)雜度高于樸素的字符串匹配算法10、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)算法來(lái)找出一個(gè)數(shù)組中的第二大元素。以下哪種算法可能是最合適的？（）A.先排序，然后取第二個(gè)元素，但排序的時(shí)間復(fù)雜度較高B.遍歷數(shù)組兩次，第一次找出最大元素，第二次找出第二大元素C.維護(hù)兩個(gè)變量，分別存儲(chǔ)最大和第二大元素，在遍歷中更新D.使用遞歸的方式，將數(shù)組分成兩半，分別找出各自的最大和第二大元素，然后合并結(jié)果11、分治法是一種重要的算法設(shè)計(jì)策略，以下關(guān)于分治法的描述，正確的是：（）A.分治法將一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題分解成若干個(gè)相同規(guī)模的子問(wèn)題，分別求解后再合并結(jié)果B.分治法的子問(wèn)題相互獨(dú)立，不存在重疊部分C.分治法在解決問(wèn)題時(shí)，每次分解后的子問(wèn)題規(guī)模必須相同D.分治法適用于可以逐步分解為相似子問(wèn)題，且子問(wèn)題的解可以合并為原問(wèn)題解的問(wèn)題12、在算法的穩(wěn)定性方面，冒泡排序是一種穩(wěn)定的排序算法。這意味著在排序過(guò)程中（）A.相同元素的相對(duì)順序不會(huì)改變B.排序速度較快C.不需要額外的存儲(chǔ)空間D.以上都不是13、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)算法來(lái)解決在一個(gè)字符串中查找最長(zhǎng)回文子串的問(wèn)題。以下哪種算法可能是最合適的？（）A.暴力法，窮舉所有可能的子串并判斷是否為回文，時(shí)間復(fù)雜度高B.動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，通過(guò)建立二維數(shù)組記錄子串是否為回文，能有效求解但空間復(fù)雜度較高C.中心擴(kuò)展法，從每個(gè)字符向兩側(cè)擴(kuò)展判斷回文，效率較高但代碼實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜D.Manacher算法，通過(guò)巧妙的預(yù)處理和擴(kuò)展方式，能高效地找到最長(zhǎng)回文子串14、在算法設(shè)計(jì)中，有時(shí)需要對(duì)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化和抽象。假設(shè)要解決一個(gè)復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題，首先應(yīng)該（）A.直接應(yīng)用現(xiàn)有的算法B.對(duì)問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)學(xué)建模C.忽略一些次要因素，抓住主要問(wèn)題特征D.以上方法都不對(duì)15、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)算法來(lái)解決旅行商問(wèn)題（TSP），即找到一個(gè)訪問(wèn)多個(gè)城市的最短路徑，且每個(gè)城市只能訪問(wèn)一次。以下哪種算法可能是最有效的？（）A.窮舉法，遍歷所有可能的路徑，但對(duì)于城市數(shù)量較多時(shí)計(jì)算量巨大B.貪心算法，每次選擇距離當(dāng)前城市最近的未訪問(wèn)城市，但可能得到局部最優(yōu)解C.模擬退火算法，通過(guò)隨機(jī)搜索和概率接受較差解來(lái)跳出局部最優(yōu)，有可能找到較優(yōu)解但不保證最優(yōu)D.遺傳算法，通過(guò)模擬生物進(jìn)化過(guò)程來(lái)搜索最優(yōu)解，但參數(shù)設(shè)置和實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜16、在字符串匹配算法中，KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法和BM（Boyer-Moore）算法是常見(jiàn)的高效算法。假設(shè)我們要在一個(gè)長(zhǎng)文本中查找一個(gè)模式字符串。以下關(guān)于這兩種算法的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.KMP算法通過(guò)利用已經(jīng)匹配的部分信息來(lái)避免不必要的回溯，提高匹配效率B.BM算法從模式字符串的末尾開(kāi)始比較，并根據(jù)字符的不匹配情況進(jìn)行大幅度的跳躍C.KMP算法和BM算法在平均情況下的時(shí)間復(fù)雜度都為O(m+n)，其中m是模式字符串的長(zhǎng)度，n是文本的長(zhǎng)度D.在任何情況下，BM算法的性能都優(yōu)于KMP算法，應(yīng)該優(yōu)先選擇使用17、假設(shè)正在研究一個(gè)排序問(wèn)題，需要對(duì)一個(gè)包含大量隨機(jī)整數(shù)的數(shù)組進(jìn)行排序，并且要求排序算法具有較高的效率和穩(wěn)定性。以下哪種排序算法可能是最適合的選擇？（）A.冒泡排序，通過(guò)相鄰元素的比較和交換進(jìn)行排序B.插入排序，將元素插入到已排序的部分中C.快速排序，采用分治策略進(jìn)行排序D.歸并排序，通過(guò)合并已排序的子數(shù)組進(jìn)行排序18、在排序算法中，冒泡排序、插入排序和選擇排序都屬于簡(jiǎn)單的排序算法。假設(shè)我們要對(duì)一個(gè)小型數(shù)組進(jìn)行排序。以下關(guān)于這三種排序算法的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.冒泡排序通過(guò)反復(fù)比較相鄰元素并交換位置，將最大的元素逐步“浮”到數(shù)組的末尾B.插入排序?qū)⒋判虻脑刂饌€(gè)插入到已排序的部分中，適合于部分有序的數(shù)組C.選擇排序在每一輪選擇未排序部分的最小元素，并與當(dāng)前位置的元素交換D.在任何情況下，這三種排序算法的時(shí)間復(fù)雜度都是相同的，沒(méi)有優(yōu)劣之分19、假設(shè)正在開(kāi)發(fā)一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練算法，需要在大量的數(shù)據(jù)上進(jìn)行優(yōu)化，找到最優(yōu)的模型參數(shù)。以下哪種優(yōu)化算法可能是最常用的選擇？（）A.梯度下降算法，沿著梯度方向更新參數(shù)B.牛頓法，利用二階導(dǎo)數(shù)信息進(jìn)行優(yōu)化C.共軛梯度法，適用于大規(guī)模問(wèn)題的優(yōu)化D.以上算法在不同場(chǎng)景下都有應(yīng)用，根據(jù)問(wèn)題特點(diǎn)選擇20、在圖算法中，深度優(yōu)先搜索（DFS）和廣度優(yōu)先搜索（BFS）是兩種常見(jiàn)的遍歷算法，以下關(guān)于它們的描述，不正確的是：（）A.DFS采用棧來(lái)實(shí)現(xiàn)，BFS采用隊(duì)列來(lái)實(shí)現(xiàn)B.DFS適合用于求解是否存在從源點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的路徑，BFS適合用于求解最短路徑問(wèn)題C.DFS和BFS在遍歷圖時(shí)，訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)的順序是固定的，不受圖的結(jié)構(gòu)影響D.對(duì)于同一幅圖，DFS和BFS得到的遍歷結(jié)果可能不同二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）說(shuō)明堆排序算法的構(gòu)建過(guò)程和排序步驟，以及其時(shí)間復(fù)雜度。2、（本題5分）解釋在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的感知算法。3、（本題5分）簡(jiǎn)述貪心算法在路由選擇問(wèn)題中的應(yīng)用策略。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)算法找出給定有向圖的強(qiáng)連通分量。2、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法，計(jì)算兩個(gè)字符串的編輯距離。3、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法，在一個(gè)Trie樹(shù)中插入一個(gè)字符串。4、（本題5分）編寫(xiě)一個(gè)算法，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)排序。5、（本題5分）設(shè)計(jì)算法找出給定字符串中所有長(zhǎng)度為k的回文子串。四、