瓊臺師范學(xué)院《算法設(shè)計(jì)與分析》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯(cuò)寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁瓊臺師范學(xué)院《算法設(shè)計(jì)與分析》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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、在設(shè)計(jì)一個(gè)算法來解決字符串匹配問題時(shí)，需要在一個(gè)長文本中查找一個(gè)給定的模式字符串的所有出現(xiàn)位置。如果模式字符串相對較短，并且需要考慮多種復(fù)雜的匹配情況，以下哪種字符串匹配算法可能表現(xiàn)更好？（）A.樸素的字符串匹配算法B.KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法C.BM（Boyer-Moore）算法D.Rabin-Karp算法2、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.問題規(guī)模非常大，精確求解時(shí)間過長B.對解的精度要求不高，能接受一定的誤差C.問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3、在算法的復(fù)雜度分析中，漸近符號（如大O、大Ω和大Θ）用于描述算法性能的增長趨勢。假設(shè)我們正在分析一個(gè)算法的復(fù)雜度。以下關(guān)于漸近符號的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.如果一個(gè)算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)，則表示其運(yùn)行時(shí)間與輸入規(guī)模n呈線性增長關(guān)系B.如果一個(gè)算法的時(shí)間復(fù)雜度為Ω(n^2)，則表示其運(yùn)行時(shí)間至少以輸入規(guī)模n的平方的速度增長C.如果一個(gè)算法的時(shí)間復(fù)雜度為Θ(nlogn)，則表示其運(yùn)行時(shí)間在nlogn的上下界范圍內(nèi)D.對于同一個(gè)算法，其時(shí)間復(fù)雜度不可能同時(shí)為O(n)和Ω(n^2)4、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.對于大規(guī)模的圖，無論其權(quán)值特點(diǎn)如何，都應(yīng)該優(yōu)先選擇Bellman-Ford算法來求解最短路徑5、在算法的近似算法中，我們通常在無法找到精確解的情況下尋求接近最優(yōu)解的近似解。假設(shè)我們正在研究一個(gè)使用近似算法解決的問題。以下關(guān)于近似算法的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.近似算法的性能通常用近似比來衡量，近似比越接近1表示算法的性能越好B.有些問題雖然難以找到精確解，但可以通過近似算法在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)得到較好的近似解C.近似算法總是能夠在可接受的誤差范圍內(nèi)找到接近最優(yōu)解的結(jié)果，但不能保證一定能找到最優(yōu)解D.對于任何問題，只要存在近似算法，就不需要再尋找精確算法，因?yàn)榻扑惴偸歉咝?、在凸包問題的求解中，Graham掃描算法是一種常用的算法。以下關(guān)于Graham掃描算法的描述，不正確的是：（）A.Graham掃描算法通過選擇一個(gè)起始點(diǎn)，按照極角順序依次處理其他點(diǎn)，來構(gòu)建凸包B.Graham掃描算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)，其中n是點(diǎn)的數(shù)量C.Graham掃描算法在處理過程中需要對點(diǎn)進(jìn)行排序和棧操作D.Graham掃描算法得到的凸包一定是唯一的7、在排序算法中，冒泡排序、插入排序和選擇排序都屬于簡單的排序算法。假設(shè)我們要對一個(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，沒有優(yōu)劣之分8、假設(shè)正在研究一個(gè)用于求解線性規(guī)劃問題的算法，例如在滿足一系列線性約束條件下最大化或最小化一個(gè)線性目標(biāo)函數(shù)。以下哪種算法通常被用于解決這類問題？（）A.單純形法B.模擬退火算法C.遺傳算法D.蟻群算法9、在貪心算法中，局部最優(yōu)選擇不一定能導(dǎo)致全局最優(yōu)解。假設(shè)要在有限的預(yù)算內(nèi)購買商品，使總價(jià)值最大，以下哪種情況貪心算法可能得不到最優(yōu)解（）A.商品價(jià)格固定，價(jià)值不同B.商品價(jià)格和價(jià)值成比例C.商品存在組合優(yōu)惠D.以上情況貪心算法都能得到最優(yōu)解10、在動態(tài)規(guī)劃算法的應(yīng)用中，假設(shè)有一個(gè)背包問題，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使動態(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.對最優(yōu)解的要求過于嚴(yán)格11、時(shí)間復(fù)雜度為O(n)的算法，其執(zhí)行時(shí)間與輸入規(guī)模n的關(guān)系是（）A.線性增長B.指數(shù)增長C.對數(shù)增長D.不變12、在算法設(shè)計(jì)中，時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度是衡量算法性能的重要指標(biāo)。假設(shè)需要對一個(gè)包含n個(gè)元素的數(shù)組進(jìn)行排序，以下哪種排序算法在平均情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)，但空間復(fù)雜度為O(1)（）A.冒泡排序B.快速排序C.歸并排序D.堆排序13、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14、考慮一個(gè)資源分配問題，例如在云計(jì)算環(huán)境中為多個(gè)任務(wù)分配有限的計(jì)算資源，使得整體的任務(wù)完成時(shí)間最短。以下哪種算法或方法可能有助于解決這個(gè)資源分配問題？（）A.模擬退火算法，通過模擬物理退火過程尋找最優(yōu)解B.遺傳算法，基于生物進(jìn)化原理進(jìn)行優(yōu)化搜索C.蟻群算法，模擬蟻群的行為進(jìn)行路徑尋優(yōu)D.以上算法都可以嘗試，具體取決于問題的規(guī)模和特點(diǎn)15、在一個(gè)圖的最短路徑問題中，如果圖的邊權(quán)值都是正數(shù)，并且需要快速找到從源點(diǎn)到所有其他節(jié)點(diǎn)的最短路徑，以下哪種算法可能是最適合的？（）A.Dijkstra算法，通過貪心策略逐步確定最短路徑B.Bellman-Ford算法，能處理負(fù)權(quán)邊，但在正權(quán)圖中效率不如Dijkstra算法C.Floyd-Warshall算法，能計(jì)算所有節(jié)點(diǎn)對之間的最短路徑，但對于單個(gè)源點(diǎn)的問題效率較低D.A*算法，結(jié)合啟發(fā)式信息，適用于特定場景下的最優(yōu)路徑查找二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度的概念。2、（本題5分）分析算法在人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用。3、（本題5分）說明如何用分支限界法解決資源均衡分配問題。4、（本題5分）闡述堆排序在數(shù)據(jù)排序穩(wěn)定性方面的特點(diǎn)。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）分析一個(gè)用于在二叉搜索樹中進(jìn)行范圍查詢的算法。描述范圍查詢的定義和需求，解釋算法的實(shí)現(xiàn)思路和遍歷方式，計(jì)算其時(shí)間復(fù)雜度，討論如何優(yōu)化范圍查詢的性能。2、（本題5分）假設(shè)有一個(gè)二叉樹，設(shè)計(jì)算法找出其節(jié)點(diǎn)值的平均數(shù)在某一范圍內(nèi)的所有子樹。詳細(xì)探討算法的思路和復(fù)雜度。3、（本題5分）研究堆排序算法的構(gòu)建和排序過程。計(jì)算其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，分析堆排序在內(nèi)存使用和數(shù)據(jù)操作方面的特點(diǎn)，以及如何優(yōu)化堆的調(diào)整過程。4、（本題5分）考慮一個(gè)用于在有向圖中進(jìn)行所有對最短路徑計(jì)算的Floyd算法的改進(jìn)思路。描述Floyd算法的基本原理，分析其可能的性能瓶頸，提出改進(jìn)的方向和策略，計(jì)算改進(jìn)后的預(yù)期時(shí)間和空間復(fù)雜度。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法來找出一個(gè)有向圖中從源點(diǎn)到其他所有頂點(diǎn)的最短路徑，使用迪杰斯特拉算法。分析算法的時(shí)間和空間復(fù)