西南交通大學(xué)《算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁西南交通大學(xué)《算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》

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25個(gè)小題，每小題1分，共25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)動(dòng)態(tài)規(guī)劃問題中，如果子問題之間存在大量的重疊，以下哪種優(yōu)化方法可能是最有效的？（）A.備忘錄法，記錄已經(jīng)計(jì)算過的子問題的結(jié)果，避免重復(fù)計(jì)算B.增加額外的變量來存儲中間結(jié)果，減少重復(fù)計(jì)算C.改變問題的分解方式，減少子問題的重疊D.放棄動(dòng)態(tài)規(guī)劃，選擇其他算法2、某算法需要在一個(gè)二叉堆中進(jìn)行插入和刪除操作，同時(shí)保持堆的性質(zhì)。以下哪種操作可能需要更多的時(shí)間和調(diào)整來維持堆的結(jié)構(gòu)？（）A.插入操作B.刪除操作C.兩者時(shí)間復(fù)雜度相同D.取決于堆的類型3、當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)高效的算法來解決一個(gè)幾何問題，例如計(jì)算一組點(diǎn)的凸包。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能會被用到？（）A.棧B.隊(duì)列C.二叉樹D.以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都可能4、在貪心算法和動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的比較中，假設(shè)要解決一個(gè)資源分配問題。以下哪種情況下動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法更有可能得到最優(yōu)解？（）A.問題具有最優(yōu)子結(jié)構(gòu)性質(zhì)B.問題的階段劃分不明顯C.貪心選擇策略不明顯D.以上情況都有可能5、考慮一個(gè)用于求解線性規(guī)劃問題的算法，例如單純形法。以下關(guān)于單純形法的特點(diǎn)，哪個(gè)描述是正確的（）A.只能求解小規(guī)模問題B.一定能在有限步內(nèi)得到最優(yōu)解C.不需要對問題進(jìn)行預(yù)處理D.以上都不對6、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7、在算法的優(yōu)化中，剪枝是一種常用的技巧。以下關(guān)于剪枝的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.剪枝通過提前判斷某些分支不可能產(chǎn)生最優(yōu)解，從而避免對這些分支的搜索，提高算法效率B.剪枝可以應(yīng)用于搜索算法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等多種算法中C.剪枝的效果取決于問題的性質(zhì)和剪枝條件的準(zhǔn)確性D.剪枝一定會降低算法得到最優(yōu)解的可能性8、某算法需要在一個(gè)有向無環(huán)圖中計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的入度和出度，并根據(jù)這些信息進(jìn)行后續(xù)的處理。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以有效地存儲圖的結(jié)構(gòu)并支持快速計(jì)算節(jié)點(diǎn)的度？（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.十字鏈表D.以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都可以9、想象一個(gè)需要在一個(gè)無序數(shù)組中查找重復(fù)元素的問題。以下哪種算法可能是最合適的？（）A.先對數(shù)組進(jìn)行排序，然后遍歷相鄰元素查找重復(fù)，但排序的時(shí)間和空間復(fù)雜度較高B.使用哈希表，將元素作為鍵，出現(xiàn)次數(shù)作為值，能快速判斷是否重復(fù)C.雙重循環(huán)遍歷數(shù)組，逐個(gè)比較元素是否重復(fù)，但時(shí)間復(fù)雜度較高D.遞歸地將數(shù)組分成兩半，在每一半中查找重復(fù)元素，然后合并結(jié)果，但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜10、想象一個(gè)需要對兩個(gè)有序數(shù)組進(jìn)行合并的任務(wù)，要求合并后的數(shù)組仍然有序。以下哪種算法可能是最有效的？（）A.分別遍歷兩個(gè)數(shù)組，將元素逐個(gè)插入到一個(gè)新的數(shù)組中，然后進(jìn)行排序，但時(shí)間復(fù)雜度較高B.采用歸并的思想，從兩個(gè)數(shù)組的頭部開始比較，將較小的元素依次放入新數(shù)組，直到其中一個(gè)數(shù)組遍歷完，然后將另一個(gè)數(shù)組的剩余元素放入新數(shù)組C.先將兩個(gè)數(shù)組合并，然后使用快速排序?qū)喜⒑蟮臄?shù)組進(jìn)行排序D.隨機(jī)選擇一個(gè)數(shù)組，將另一個(gè)數(shù)組的元素插入到其中，然后進(jìn)行調(diào)整11、對于一個(gè)復(fù)雜的算法問題，以下哪種方法可以幫助更好地理解和分析問題：（）A.繪制算法的流程圖B.編寫算法的偽代碼C.進(jìn)行數(shù)學(xué)建模D.以上都是12、考慮一個(gè)算法，它在每次迭代中都能將問題的規(guī)模減小一半。如果初始問題的規(guī)模為n，那么該算法的時(shí)間復(fù)雜度可能是以下哪種？（）A.O(n)B.O(logn)C.O(nlogn)D.O(n^2)13、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是模式串長度，n是主串長度C.其核心是構(gòu)建一個(gè)next數(shù)組來指導(dǎo)匹配過程D.KMP算法的空間復(fù)雜度高于樸素的字符串匹配算法14、在算法的可擴(kuò)展性分析中，假設(shè)一個(gè)算法在處理小規(guī)模數(shù)據(jù)時(shí)表現(xiàn)良好，但隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的增加性能急劇下降。以下哪種改進(jìn)方向可能有助于提高可擴(kuò)展性？（）A.采用分布式計(jì)算B.優(yōu)化算法的核心操作C.改進(jìn)數(shù)據(jù)存儲方式D.以上方向都有可能15、在字符串匹配算法中，KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法和BM（Boyer-Moore）算法是常見的高效算法。假設(shè)我們要在一個(gè)長文本中查找一個(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算法通過利用已經(jīng)匹配的部分信息來避免不必要的回溯，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是模式字符串的長度，n是文本的長度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16、在一個(gè)算法的分析中，發(fā)現(xiàn)其時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)，空間復(fù)雜度為O(n)。如果需要進(jìn)一步優(yōu)化算法，減少空間復(fù)雜度，以下哪種方法可能是有效的？（）A.減少算法中的遞歸調(diào)用B.采用更高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)C.去除一些不必要的計(jì)算步驟D.以上方法都有可能17、在設(shè)計(jì)一個(gè)算法來合并多個(gè)已排序的鏈表為一個(gè)有序鏈表時(shí)，以下哪種方法可能具有較低的時(shí)間復(fù)雜度？（）A.依次比較每個(gè)鏈表的頭節(jié)點(diǎn)，將最小的節(jié)點(diǎn)添加到結(jié)果鏈表B.將所有鏈表的節(jié)點(diǎn)放入一個(gè)數(shù)組，然后進(jìn)行排序C.利用歸并排序的思想逐步合并鏈表D.以上方法的時(shí)間復(fù)雜度取決于鏈表的長度18、在排序算法中，快速排序（QuickSort）是一種高效的算法。關(guān)于快速排序的性能，以下哪一個(gè)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.在平均情況下，時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)B.在最壞情況下，時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)C.空間復(fù)雜度主要取決于遞歸調(diào)用的?？臻gD.快速排序總是比冒泡排序效率高19、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)20、在一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮任務(wù)中，需要將大量的文本數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，以減少存儲空間和傳輸帶寬。同時(shí)，要求壓縮和解壓縮的速度都要盡可能快。以下哪種壓縮算法可能是最適合的？（）A.哈夫曼編碼，基于字符出現(xiàn)的頻率構(gòu)建編碼B.LZ77算法，通過查找重復(fù)的字符串進(jìn)行壓縮C.算術(shù)編碼，基于概率模型進(jìn)行編碼D.以上算法結(jié)合使用，根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)選擇最優(yōu)方案21、算法分析與設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)科學(xué)中的重要領(lǐng)域，它涉及到對算法的效率、正確性和可行性進(jìn)行評估和優(yōu)化。以下關(guān)于算法分析與設(shè)計(jì)的說法中，錯(cuò)誤的是：算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度是衡量算法效率的重要指標(biāo)。算法的正確性可以通過數(shù)學(xué)證明或測試來驗(yàn)證。那么，下列關(guān)于算法分析與設(shè)計(jì)的說法錯(cuò)誤的是（）A.時(shí)間復(fù)雜度越低的算法，執(zhí)行效率越高B.空間復(fù)雜度主要考慮算法在運(yùn)行過程中所占用的內(nèi)存空間C.算法的設(shè)計(jì)可以采用貪心算法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等方法D.一旦算法被設(shè)計(jì)出來，就不需要再進(jìn)行優(yōu)化22、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)算法來解決在一個(gè)n×n的矩陣中查找一個(gè)特定值是否存在。以下哪種算法可能是最有效的？（）A.按行或列依次遍歷矩陣B.從矩陣的左上角和右下角同時(shí)開始進(jìn)行二分查找C.對矩陣進(jìn)行預(yù)處理，例如構(gòu)建索引，然后進(jìn)行查找D.隨機(jī)選擇矩陣中的元素進(jìn)行比較23、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24、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?5、假設(shè)需要設(shè)計(jì)一個(gè)算法來生成一個(gè)無向圖的所有可能的生成樹。由于生成樹的數(shù)量可能非常大，需要一種有效的方法來遍歷和生成它們。以下哪種算法或技術(shù)可能有助于解決這個(gè)問題？（）A.深度優(yōu)先搜索B.廣度優(yōu)先搜索C.回溯法D.以上方法都可以二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）闡述歸并排序在數(shù)據(jù)排序的穩(wěn)定性優(yōu)化方面的方法。2、（本題5分）分析冒泡排序在數(shù)組部分有序時(shí)的優(yōu)化方法。3、（本題5分）舉例說明常見的時(shí)間復(fù)雜度級別，如O(1)、O(n)、O(n^2)等。4、（本題5分）簡述在生物信息學(xué)中的序列比對算法。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，在一個(gè)字典樹中查找所有以給定前綴開頭的字符串。2、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)算法，對一個(gè)整數(shù)數(shù)組進(jìn)行希爾排序。3、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法，對一個(gè)鏈表進(jìn)行按值劃分操作。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，判斷一個(gè)二叉樹是否為對稱二叉樹