南京中醫(yī)藥大學(xué)《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2023-2024學(xué)年第二學(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頁南京中醫(yī)藥大學(xué)《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、考慮一個算法的穩(wěn)定性，即在排序過程中相同元素的相對順序是否保持不變。以下哪種排序算法是穩(wěn)定的？（）A.希爾排序B.堆排序C.冒泡排序D.以上算法不一定是穩(wěn)定的2、在算法設(shè)計中，NP完全問題是一類具有挑戰(zhàn)性的問題。假設(shè)我們正在研究一個被認(rèn)為是NP完全的問題。以下關(guān)于NP完全問題的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.NP完全問題的解可以在多項式時間內(nèi)被驗證，但求解通常需要指數(shù)級的時間B.如果一個問題是NP完全的，那么不存在多項式時間的算法來解決它C.旅行商問題和背包問題都是經(jīng)典的NP完全問題D.對于NP完全問題，可以通過近似算法或啟發(fā)式算法來尋找較好的解3、在貪心算法和動態(tài)規(guī)劃算法的比較中，假設(shè)要解決一個資源分配問題。以下哪種情況下動態(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4、當(dāng)研究回溯法時，假設(shè)要解決一個復(fù)雜的迷宮問題，從起點開始嘗試不同的路徑，直到找到終點或者確定沒有可行的路徑。以下哪種情況可能導(dǎo)致回溯法的搜索空間過大，效率降低？（）A.迷宮的規(guī)模非常大B.迷宮中存在大量的死胡同C.可行的路徑選擇過多D.沒有有效的剪枝策略5、動態(tài)規(guī)劃是解決多階段決策過程最優(yōu)化問題的一種方法。假設(shè)我們正在考慮使用動態(tài)規(guī)劃來解決一個具有最優(yōu)子結(jié)構(gòu)性質(zhì)的問題。以下關(guān)于動態(tài)規(guī)劃的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.動態(tài)規(guī)劃通過保存已解決的子問題的答案，避免了重復(fù)計算，從而提高了效率B.要使用動態(tài)規(guī)劃，問題必須具有最優(yōu)子結(jié)構(gòu)和重疊子問題的性質(zhì)C.最長公共子序列問題和背包問題都是可以用動態(tài)規(guī)劃有效解決的典型例子D.動態(tài)規(guī)劃總是能夠找到問題的最優(yōu)解，并且其時間復(fù)雜度總是低于其他算法6、在處理哈希沖突時，有多種解決方法。以下關(guān)于處理哈希沖突的描述，錯誤的是：（）A.開放定址法通過在哈希表中尋找空閑位置來解決沖突B.鏈地址法將沖突的元素存儲在一個鏈表中C.再哈希法通過使用多個哈希函數(shù)來減少沖突D.所有的處理哈希沖突的方法在性能上都是相同的，沒有優(yōu)劣之分7、在排序算法中，快速排序是一種高效的算法，以下關(guān)于快速排序的描述，錯誤的是：（）A.快速排序在平均情況下的時間復(fù)雜度為O(nlogn)B.快速排序通過選擇一個基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分成兩部分，然后對這兩部分分別進(jìn)行排序C.快速排序在最壞情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)，但這種情況很少發(fā)生D.快速排序是一種穩(wěn)定的排序算法，即相同元素的相對順序在排序前后保持不變8、算法的時間復(fù)雜度通常用大O記號表示，它描述了算法運行時間隨輸入規(guī)模的增長趨勢。以下關(guān)于時間復(fù)雜度的說法中，錯誤的是：時間復(fù)雜度越低的算法，在實際運行中一定比時間復(fù)雜度高的算法快。不同的算法可能具有相同的時間復(fù)雜度，但實際運行效率可能不同。那么，下列關(guān)于時間復(fù)雜度的說法錯誤的是（）A.常見的時間復(fù)雜度有O(1)、O(n)、O(n2)等B.算法的時間復(fù)雜度只考慮最壞情況下的運行時間C.對于大規(guī)模輸入，時間復(fù)雜度低的算法更具優(yōu)勢D.時間復(fù)雜度可以通過分析算法的執(zhí)行步驟來確定9、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)我們正在對一個無向圖進(jìn)行搜索。以下關(guān)于DFS和BFS的描述，哪一項是不準(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，直到無法繼續(xù)，然后回溯B.BFS則是逐層地訪問圖中的節(jié)點，先訪問距離起始節(jié)點近的節(jié)點，再訪問距離遠(yuǎn)的節(jié)點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，因為它的搜索深度更大10、對于分治法，考慮一個大型數(shù)組需要進(jìn)行排序的情況。如果我們將數(shù)組不斷地分割成較小的子數(shù)組并分別排序，最后合并這些已排序的子數(shù)組。以下哪種情況可能導(dǎo)致分治法在這種排序問題上效率不高？（）A.子數(shù)組的規(guī)模差異過大B.合并操作的復(fù)雜度較高C.數(shù)組元素的分布極不均勻D.遞歸調(diào)用的開銷過大11、假設(shè)正在分析一個算法的時間復(fù)雜度，該算法的操作次數(shù)與輸入規(guī)模n呈二次關(guān)系。以下哪種表達(dá)式可能是這個算法的時間復(fù)雜度？（）A.O(n)B.O(logn)C.O(nlogn)D.O(n^2)12、當(dāng)研究算法的理論性能和實際性能差異時，假設(shè)一個算法在理論上具有很好的復(fù)雜度，但在實際應(yīng)用中表現(xiàn)不佳。以下哪種原因最有可能？（）A.緩存未命中B.并行化效果不佳C.系統(tǒng)調(diào)度開銷D.以上原因都有可能13、最短路徑算法在圖論中有重要應(yīng)用。以下關(guān)于迪杰斯特拉（Dijkstra）算法和弗洛伊德（Floyd）算法的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.Dijkstra算法用于求解單源最短路徑問題，即從一個源點到其他所有節(jié)點的最短路徑B.Floyd算法用于求解任意兩點之間的最短路徑C.Dijkstra算法的時間復(fù)雜度為O(V^2)，其中V是圖的節(jié)點數(shù)量D.Floyd算法的時間復(fù)雜度低于Dijkstra算法，因此在大多數(shù)情況下更優(yōu)14、在貪心算法的應(yīng)用中，活動安排問題是一個典型的例子。假設(shè)我們有一系列活動，每個活動有開始時間和結(jié)束時間。以下關(guān)于活動安排問題的貪心策略描述，哪一項是不正確的？（）A.按照活動的結(jié)束時間從小到大進(jìn)行排序，依次選擇不與已選活動沖突的活動B.這種貪心策略能夠保證選擇到最多的活動，得到最優(yōu)解C.貪心算法在活動安排問題中的正確性可以通過數(shù)學(xué)歸納法進(jìn)行證明D.對于活動安排問題，不存在比這種貪心策略更優(yōu)的算法15、在算法的正確性證明中，以下關(guān)于證明方法的描述哪一項是不正確的？（）A.可以使用數(shù)學(xué)歸納法進(jìn)行證明B.通過反證法來證明算法的正確性C.只需要對一些典型的輸入進(jìn)行測試就能證明算法的正確性D.正確性證明需要基于嚴(yán)格的邏輯推理和數(shù)學(xué)理論二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）闡述歸并排序在數(shù)據(jù)加密中的潛在應(yīng)用。2、（本題5分）闡述如何用分支限界法解決裝箱問題。3、（本題5分）分析圖算法中的連通分量求解方法。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）給定一個整數(shù)數(shù)組和一個目標(biāo)值k，設(shè)計一個算法找出數(shù)組中所有和為k的子數(shù)組。分析算法的時間和空間復(fù)雜度，并探討在數(shù)組長度較大時的優(yōu)化可能性。2、（本題5分）分析一個快速排序算法，它選擇一個基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分為小于和大于基準(zhǔn)的兩部分，然后對這兩部分分別進(jìn)行排序。深入研究該算法的時間復(fù)雜度在平均情況和最壞情況下的差異，以及如何選擇合適的基準(zhǔn)元素來優(yōu)化性能。3、（本題5分）有一個包含學(xué)生姓名和成績的字典，設(shè)計一個算法按照成績對學(xué)生進(jìn)行排名。分析算法在學(xué)生數(shù)量較多時的性能。4、（本題5分）給定一個字符串，設(shè)計一個算法判斷它是否可以通過刪除一些字符而變成回文串。分析算法的時間和空間復(fù)雜度，并考慮如何利用雙指針的方法進(jìn)行判斷。5、（