中國(guó)科學(xué)院大學(xué)《計(jì)算機(jī)算法設(shè)計(jì)與分析》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第2頁(yè)，共2頁(yè)中國(guó)科學(xué)院大學(xué)

《計(jì)算機(jī)算法設(shè)計(jì)與分析》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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)算法的設(shè)計(jì)中，需要在時(shí)間效率和空間效率之間進(jìn)行權(quán)衡。如果對(duì)算法的運(yùn)行時(shí)間要求較高，而對(duì)空間的使用相對(duì)不太敏感，以下哪種策略可能更合適？（）A.優(yōu)先優(yōu)化時(shí)間復(fù)雜度，適當(dāng)增加空間復(fù)雜度B.優(yōu)先優(yōu)化空間復(fù)雜度，適當(dāng)降低時(shí)間復(fù)雜度C.同時(shí)優(yōu)化時(shí)間和空間復(fù)雜度，保持平衡D.不進(jìn)行任何優(yōu)化，使用最簡(jiǎn)單的算法2、考慮一個(gè)背包問(wèn)題，背包的容量有限，有多個(gè)物品，每個(gè)物品有一定的價(jià)值和重量。要在不超過(guò)背包容量的前提下，使裝入背包的物品總價(jià)值最大。如果物品可以分割，以下哪種算法可以解決這個(gè)問(wèn)題？（）A.0-1背包問(wèn)題的動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法B.貪心算法C.回溯算法D.分支限界法3、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4、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5、當(dāng)研究近似算法時(shí)，假設(shè)要解決一個(gè)NP難問(wèn)題，得到一個(gè)接近最優(yōu)解但不一定是最優(yōu)解的結(jié)果。以下哪種評(píng)估指標(biāo)常用于衡量近似算法的性能？（）A.近似比B.誤差范圍C.運(yùn)行時(shí)間D.空間復(fù)雜度6、在算法的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，以下關(guān)于算法在網(wǎng)絡(luò)路由中的作用描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.用于計(jì)算最優(yōu)的數(shù)據(jù)包傳輸路徑B.可以考慮網(wǎng)絡(luò)帶寬、延遲等因素C.算法的選擇對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能沒(méi)有顯著影響D.能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化7、分治法是一種常見(jiàn)的算法設(shè)計(jì)策略。對(duì)于分治法的特點(diǎn)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.將問(wèn)題分解為若干個(gè)規(guī)模較小且相互獨(dú)立的子問(wèn)題B.子問(wèn)題的解法與原問(wèn)題的解法相同或相似C.分治法通常適用于可以逐步分解且合并結(jié)果容易的問(wèn)題D.分治法在解決問(wèn)題時(shí)不需要考慮子問(wèn)題之間的關(guān)系8、考慮動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，它通常用于解決具有最優(yōu)子結(jié)構(gòu)和重疊子問(wèn)題性質(zhì)的問(wèn)題。假設(shè)要計(jì)算斐波那契數(shù)列的第n項(xiàng)，以下哪種方法使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃可以顯著提高效率（）A.遞歸計(jì)算B.迭代計(jì)算并存儲(chǔ)中間結(jié)果C.隨機(jī)計(jì)算D.以上方法效率相同9、考慮一個(gè)算法的可擴(kuò)展性，如果需要處理的數(shù)據(jù)量大幅增加，以下哪種算法可能更容易適應(yīng)？（）A.基于鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法B.基于數(shù)組的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法C.具有分布式架構(gòu)的算法D.以上算法的可擴(kuò)展性取決于具體實(shí)現(xiàn)10、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11、回溯法是一種通過(guò)嘗試逐步構(gòu)建可能的解，并在必要時(shí)進(jìn)行回溯的搜索算法。假設(shè)我們正在使用回溯法來(lái)解決一個(gè)組合優(yōu)化問(wèn)題。以下關(guān)于回溯法的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.回溯法通過(guò)深度優(yōu)先搜索的方式遍歷解空間，在不滿(mǎn)足約束條件時(shí)進(jìn)行回溯B.八皇后問(wèn)題和旅行商問(wèn)題都可以用回溯法來(lái)求解C.回溯法在搜索過(guò)程中會(huì)記錄已經(jīng)做出的選擇，以便在需要時(shí)進(jìn)行回退D.回溯法總是能夠在合理的時(shí)間內(nèi)找到問(wèn)題的所有解，而不僅僅是一個(gè)解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(méi)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、最短路徑算法在圖論中具有重要應(yīng)用。假設(shè)我們要在一個(gè)加權(quán)有向圖中找到從源節(jié)點(diǎn)到其他所有節(jié)點(diǎn)的最短路徑。以下關(guān)于最短路徑算法的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.Dijkstra算法適用于所有邊的權(quán)值為非負(fù)的圖，可以高效地找到單源最短路徑B.Bellman-Ford算法可以處理存在負(fù)權(quán)邊的圖，但時(shí)間復(fù)雜度相對(duì)較高C.Floyd-Warshall算法可以用于求解任意兩點(diǎn)之間的最短路徑，但空間復(fù)雜度較高D.對(duì)于大規(guī)模的圖，無(wú)論其權(quán)值特點(diǎn)如何，都應(yīng)該優(yōu)先選擇Bellman-Ford算法來(lái)求解最短路徑14、想象一個(gè)需要對(duì)一個(gè)平衡二叉樹(shù)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(shù)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(shù)D.不進(jìn)行任何調(diào)整，允許樹(shù)暫時(shí)失去平衡，在后續(xù)操作中再處理15、在圖算法中，深度優(yōu)先搜索（DFS）和廣度優(yōu)先搜索（BFS）是兩種基本的遍歷算法。以下關(guān)于這兩種算法的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.DFS采用遞歸或棧的方式實(shí)現(xiàn)，而B(niǎo)FS采用隊(duì)列的方式實(shí)現(xiàn)B.DFS可能會(huì)陷入深度很深的分支，而B(niǎo)FS能夠保證先訪問(wèn)距離起始節(jié)點(diǎn)較近的節(jié)點(diǎn)C.對(duì)于無(wú)向圖，DFS和BFS都可以用于判斷圖是否連通D.DFS和BFS的時(shí)間復(fù)雜度都與圖的節(jié)點(diǎn)數(shù)量和邊的數(shù)量無(wú)關(guān)16、在一個(gè)貪心算法的應(yīng)用中，如果不能保證得到全局最優(yōu)解，但能得到一個(gè)較優(yōu)的近似解。以下哪種情況可能更適合使用貪心算法？（）A.問(wèn)題規(guī)模非常大，精確求解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)B.對(duì)解的精度要求不高，能接受一定的誤差C.問(wèn)題具有某些特殊的結(jié)構(gòu)或性質(zhì)，使得貪心選擇具有一定的合理性D.以上都是17、在字符串處理算法中，假設(shè)要判斷一個(gè)字符串是否是另一個(gè)字符串的子串。以下哪種算法在處理長(zhǎng)字符串時(shí)可能表現(xiàn)更好？（）A.后綴樹(shù)算法B.哈希表算法C.二分查找算法D.以上算法視情況而定18、假設(shè)要解決一個(gè)組合優(yōu)化問(wèn)題，已知問(wèn)題的解空間非常大，無(wú)法通過(guò)窮舉法找到最優(yōu)解。以下哪種啟發(fā)式算法可能有助于找到近似最優(yōu)解？（）A.模擬退火算法B.歸并排序算法C.快速排序算法D.冒泡排序算法19、在一個(gè)回溯算法的應(yīng)用中，如果需要限制搜索的深度以提高效率，以下哪種方法可能是最有效的？（）A.設(shè)置一個(gè)固定的深度上限B.根據(jù)問(wèn)題的特點(diǎn)動(dòng)態(tài)調(diào)整深度上限C.計(jì)算當(dāng)前路徑的代價(jià)，當(dāng)代價(jià)超過(guò)一定閾值時(shí)停止搜索D.以上都是20、在研究一個(gè)用于在有序數(shù)組中進(jìn)行二分查找的算法變體時(shí)，需要對(duì)傳統(tǒng)的二分查找進(jìn)行修改以適應(yīng)特定的條件。例如，當(dāng)查找元素不存在時(shí)返回最接近的元素。以下哪種方法可以有效地實(shí)現(xiàn)這個(gè)修改？（）A.在二分查找的基礎(chǔ)上添加額外的條件判斷B.重新設(shè)計(jì)整個(gè)查找邏輯C.先進(jìn)行二分查找，再進(jìn)行線性搜索D.以上方法都可行二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述堆排序在優(yōu)先隊(duì)列中的應(yīng)用。2、（本題5分）簡(jiǎn)述在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使用的路由算法。3、（本題5分）用哈夫曼編碼對(duì)一段文本進(jìn)行壓縮。4、（本題5分）分析優(yōu)先隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)方式和應(yīng)用。5、（本題5分）解釋選擇排序算法的基本思想和時(shí)間復(fù)雜度。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)一個(gè)算法，找出一個(gè)有向圖中所有的割點(diǎn)。2、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)算法，對(duì)一個(gè)整數(shù)數(shù)組進(jìn)行插入排序的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，求解字符串的最長(zhǎng)回文子串問(wèn)題的改進(jìn)算法。4、（本題5分）設(shè)計(jì)算法找出給定有向無(wú)環(huán)圖中的關(guān)鍵路徑。5、（本題5分）設(shè)計(jì)算法，找出一個(gè)有向無(wú)環(huán)圖中的最長(zhǎng)路徑。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）探討一個(gè)用于在無(wú)向圖中進(jìn)行歐拉回路檢測(cè)的算法。解釋歐拉回路的