東華理工大學(xué)《算法優(yōu)化設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專(zhuān)業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專(zhuān)業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫(xiě)、漏寫(xiě)或字跡不清者，成績(jī)按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁(yè)，共1頁(yè)東華理工大學(xué)《算法優(yōu)化設(shè)計(jì)》

2023-2024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、在分析一個(gè)算法的平均時(shí)間復(fù)雜度時(shí)，如果需要考慮不同輸入情況下的概率分布，以下哪種方法可能是有用的？（）A.隨機(jī)算法分析B.期望分析C.概率分析D.以上方法都可以2、算法的空間復(fù)雜度描述了算法在運(yùn)行過(guò)程中所占用的內(nèi)存空間。以下關(guān)于空間復(fù)雜度的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是：空間復(fù)雜度只考慮算法所使用的額外空間，不包括輸入數(shù)據(jù)所占用的空間?？臻g復(fù)雜度越低的算法，在實(shí)際運(yùn)行中一定比空間復(fù)雜度高的算法更節(jié)省內(nèi)存。那么，下列關(guān)于空間復(fù)雜度的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.空間復(fù)雜度可以用大O記號(hào)表示B.算法的空間復(fù)雜度可能與輸入規(guī)模有關(guān)C.一些算法可以通過(guò)優(yōu)化空間復(fù)雜度來(lái)提高性能D.空間復(fù)雜度是衡量算法性能的唯一指標(biāo)3、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)4、考慮一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)優(yōu)化問(wèn)題，需要在復(fù)雜的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中快速獲取所需的數(shù)據(jù)。以下哪種技術(shù)或方法可能有助于提高查詢(xún)性能？（）A.建立合適的索引，加快數(shù)據(jù)檢索速度B.對(duì)查詢(xún)語(yǔ)句進(jìn)行重寫(xiě)和優(yōu)化C.對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分區(qū)，分布數(shù)據(jù)存儲(chǔ)D.以上方法都可以綜合使用來(lái)提高查詢(xún)效率5、考慮貪心算法的特性，它通常在每一步都做出當(dāng)前看起來(lái)最優(yōu)的選擇。假設(shè)要安排一系列會(huì)議，每個(gè)會(huì)議有開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，要在一個(gè)有限的時(shí)間區(qū)間內(nèi)安排盡可能多的會(huì)議，使用貪心算法時(shí)，通常依據(jù)以下哪個(gè)條件進(jìn)行選擇（）A.會(huì)議的時(shí)長(zhǎng)B.會(huì)議的開(kāi)始時(shí)間C.會(huì)議的結(jié)束時(shí)間D.會(huì)議的重要程度6、考慮一個(gè)圖的遍歷問(wèn)題，需要訪問(wèn)圖中的所有節(jié)點(diǎn)。以下哪種圖遍歷算法通常用于獲取圖的連通性信息？（）A.深度優(yōu)先遍歷B.廣度優(yōu)先遍歷C.拓?fù)渑判駾.以上算法都可以用于獲取連通性信息7、在算法的比較和選擇中，需要綜合考慮多個(gè)因素。假設(shè)一個(gè)問(wèn)題有多種可行的算法，以下哪個(gè)因素通常不是首要考慮的（）A.算法的理論復(fù)雜度B.算法的實(shí)現(xiàn)難度C.算法的名稱(chēng)是否簡(jiǎn)潔D.問(wèn)題的規(guī)模和特點(diǎn)8、在一個(gè)分治算法的應(yīng)用中，如果子問(wèn)題的規(guī)模較小到一定程度時(shí)，不再繼續(xù)分解，而是直接求解。以下哪種判斷子問(wèn)題規(guī)模是否足夠小的方法可能是最合理的？（）A.當(dāng)子問(wèn)題的元素?cái)?shù)量小于某個(gè)固定值時(shí)B.當(dāng)子問(wèn)題的計(jì)算復(fù)雜度低于某個(gè)閾值時(shí)C.當(dāng)子問(wèn)題的規(guī)模與原始問(wèn)題的規(guī)模比例小于一定值時(shí)D.隨機(jī)決定是否繼續(xù)分解子問(wèn)題9、在算法分析中，時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度是評(píng)估算法性能的重要指標(biāo)。假設(shè)我們正在分析一個(gè)用于對(duì)數(shù)組進(jìn)行排序的算法。以下關(guān)于時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.時(shí)間復(fù)雜度描述了算法運(yùn)行所需的時(shí)間與輸入規(guī)模之間的關(guān)系B.空間復(fù)雜度考慮了算法在運(yùn)行過(guò)程中所使用的額外存儲(chǔ)空間C.一個(gè)算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度總是相互獨(dú)立，互不影響的D.通常更傾向于選擇時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度都較低的算法，但在某些情況下可能需要在兩者之間進(jìn)行權(quán)衡10、對(duì)于字符串匹配算法，KMP算法相比樸素的字符串匹配算法有很大的改進(jìn)，以下關(guān)于KMP算法的描述，不正確的是：（）A.KMP算法通過(guò)利用已經(jīng)匹配的部分信息，減少不必要的回溯B.KMP算法的時(shí)間復(fù)雜度在最壞情況下為O(m+n)，其中m和n分別是主串和模式串的長(zhǎng)度C.計(jì)算KMP算法中的next數(shù)組是其核心步驟，且計(jì)算過(guò)程比較復(fù)雜D.KMP算法在任何情況下都比其他字符串匹配算法效率高11、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)貪心算法來(lái)解決一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題，例如在有限的背包容量下選擇物品以獲得最大價(jià)值。貪心算法的選擇策略在每個(gè)步驟都是基于當(dāng)前的最優(yōu)選擇。以下哪種情況可能導(dǎo)致貪心算法無(wú)法得到最優(yōu)解？（）A.物品的價(jià)值和重量比例固定B.物品之間存在依賴(lài)關(guān)系C.背包容量足夠大D.物品的價(jià)值隨選擇數(shù)量增加而增加12、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，錯(cuò)誤的是：（）A.KMP算法通過(guò)利用已經(jīng)匹配的部分信息，避免了不必要的回溯，提高了匹配效率B.KMP算法的核心是構(gòu)建一個(gè)next數(shù)組，用于指導(dǎo)匹配過(guò)程中的移動(dòng)C.KMP算法在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(m+n)，其中m是模式串的長(zhǎng)度，n是主串的長(zhǎng)度D.KMP算法的空間復(fù)雜度主要取決于模式串的長(zhǎng)度，與主串的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)15、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16、在圖算法中，深度優(yōu)先搜索（DFS）和廣度優(yōu)先搜索（BFS）是兩種基本的遍歷方法。假設(shè)我們正在對(duì)一個(gè)無(wú)向圖進(jìn)行搜索。以下關(guān)于DFS和BFS的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.DFS采用深度優(yōu)先的策略，沿著一條路徑盡可能深入地探索，直到無(wú)法繼續(xù)，然后回溯B.BFS則是逐層地訪問(wèn)圖中的節(jié)點(diǎn)，先訪問(wèn)距離起始節(jié)點(diǎn)近的節(jié)點(diǎn)，再訪問(wèn)距離遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)C.DFS和BFS都可以用于判斷圖是否連通，以及尋找圖中的路徑D.在任何情況下，DFS的性能都優(yōu)于BFS，因?yàn)樗乃阉魃疃雀?7、動(dòng)態(tài)規(guī)劃是另一種重要的算法設(shè)計(jì)策略，它通過(guò)將問(wèn)題分解為子問(wèn)題并保存子問(wèn)題的解來(lái)避免重復(fù)計(jì)算。以下關(guān)于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是：動(dòng)態(tài)規(guī)劃通常適用于具有最優(yōu)子結(jié)構(gòu)和子問(wèn)題重疊性質(zhì)的問(wèn)題。動(dòng)態(tài)規(guī)劃的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度可能較高。那么，下列關(guān)于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.動(dòng)態(tài)規(guī)劃可以通過(guò)自頂向下或自底向上的方式實(shí)現(xiàn)B.動(dòng)態(tài)規(guī)劃的解一定是全局最優(yōu)解C.動(dòng)態(tài)規(guī)劃需要確定狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程和邊界條件D.動(dòng)態(tài)規(guī)劃在解決某些問(wèn)題時(shí)比貪心算法更有效18、在圖的最短路徑算法中，迪杰斯特拉算法（Dijkstra'sAlgorithm）是一種經(jīng)典的算法。以下關(guān)于迪杰斯特拉算法的描述哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以用于有向圖和無(wú)向圖的最短路徑求解B.每次選擇距離源點(diǎn)最近的未確定最短路徑的頂點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展C.能夠處理邊權(quán)值為負(fù)數(shù)的情況D.算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(V^2)，其中V是頂點(diǎn)的數(shù)量19、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)算法來(lái)判斷一個(gè)字符串是否是另一個(gè)字符串的旋轉(zhuǎn)。例如，"waterbottle"是"erbottlewat"的旋轉(zhuǎn)。以下哪種算法可能是最合適的？（）A.暴力比較所有可能的旋轉(zhuǎn)情況B.先將其中一個(gè)字符串加倍，然后在其中查找另一個(gè)字符串C.計(jì)算兩個(gè)字符串的哈希值，如果相等則認(rèn)為是旋轉(zhuǎn)D.遞歸地將字符串分成兩部分，判斷是否匹配20、在樹(shù)結(jié)構(gòu)的算法中，二叉搜索樹(shù)是一種常見(jiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于二叉搜索樹(shù)的描述，不正確的是：（）A.二叉搜索樹(shù)的左子樹(shù)中的節(jié)點(diǎn)值都小于根節(jié)點(diǎn)的值，右子樹(shù)中的節(jié)點(diǎn)值都大于根節(jié)點(diǎn)的值B.對(duì)二叉搜索樹(shù)進(jìn)行中序遍歷可以得到有序的節(jié)點(diǎn)值序列C.二叉搜索樹(shù)的插入、刪除和查找操作的平均時(shí)間復(fù)雜度均為O(logn)D.二叉搜索樹(shù)一定是平衡的，即左右子樹(shù)的高度差不超過(guò)1二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）解釋選擇排序在元素重復(fù)較多時(shí)的表現(xiàn)。2、（本題5分）解釋選擇排序在特定數(shù)據(jù)分布下的性能優(yōu)勢(shì)。3、（本題5分）簡(jiǎn)述在林業(yè)中的資源監(jiān)測(cè)和管理算法。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)算法找出給定字符串的最長(zhǎng)公共子序列。2、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法，求解最大獨(dú)立集問(wèn)題的改進(jìn)算法。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，判斷一個(gè)二叉樹(shù)是否為對(duì)稱(chēng)的擴(kuò)展形式（允許節(jié)點(diǎn)值不同但結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)）。4、（本題5分）編寫(xiě)一個(gè)算法，實(shí)現(xiàn)分治法求解歸并排序的空間優(yōu)化版本