華東師范大學《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2022-2023學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁華東師范大學《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》

2022-2023學年第一學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、想象一個需要在一個無序數(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)組進行排序，然后遍歷相鄰元素查找重復(fù)，但排序的時間和空間復(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，逐個比較元素是否重復(fù)，但時間復(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，但實現(xiàn)復(fù)雜2、假設(shè)要設(shè)計一個算法來判斷一個字符串是否是另一個字符串的旋轉(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.先將其中一個字符串加倍，然后在其中查找另一個字符串C.計算兩個字符串的哈希值，如果相等則認為是旋轉(zhuǎn)D.遞歸地將字符串分成兩部分，判斷是否匹配3、在算法的實際應(yīng)用中，假設(shè)要開發(fā)一個實時的圖像識別系統(tǒng)。以下哪種算法特性是最為關(guān)鍵的？（）A.高準確性B.低時間復(fù)雜度C.小空間復(fù)雜度D.良好的可擴展性4、在算法的穩(wěn)定性方面，冒泡排序是一種穩(wěn)定的排序算法。這意味著在排序過程中（）A.相同元素的相對順序不會改變B.排序速度較快C.不需要額外的存儲空間D.以上都不是5、假設(shè)正在分析一個遞歸算法的空間復(fù)雜度，該算法在遞歸過程中會創(chuàng)建多個函數(shù)調(diào)用幀。如果遞歸的深度與輸入規(guī)模n成正比，那么該算法的空間復(fù)雜度主要取決于什么？（）A.遞歸調(diào)用的次數(shù)B.每次遞歸調(diào)用所使用的局部變量空間C.輸入數(shù)據(jù)的大小D.以上因素綜合考慮6、動態(tài)規(guī)劃是另一種重要的算法設(shè)計策略，它通過將問題分解為子問題并保存子問題的解來避免重復(fù)計算。以下關(guān)于動態(tài)規(guī)劃的說法中，錯誤的是：動態(tài)規(guī)劃通常適用于具有最優(yōu)子結(jié)構(gòu)和子問題重疊性質(zhì)的問題。動態(tài)規(guī)劃的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度可能較高。那么，下列關(guān)于動態(tài)規(guī)劃的說法錯誤的是（）A.動態(tài)規(guī)劃可以通過自頂向下或自底向上的方式實現(xiàn)B.動態(tài)規(guī)劃的解一定是全局最優(yōu)解C.動態(tài)規(guī)劃需要確定狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程和邊界條件D.動態(tài)規(guī)劃在解決某些問題時比貪心算法更有效7、某算法需要對一個n階矩陣進行轉(zhuǎn)置操作，即將矩陣的行和列互換。如果要實現(xiàn)高效的矩陣轉(zhuǎn)置，以下哪種方法可能是最優(yōu)的？（）A.逐個元素進行交換B.按行或列進行批量交換C.利用臨時矩陣進行轉(zhuǎn)置D.根據(jù)矩陣的特點選擇不同的方法8、在算法的正確性證明中，通常使用數(shù)學歸納法或者反證法。假設(shè)要證明一個排序算法的正確性，以下哪種方法可能更常用（）A.數(shù)學歸納法B.反證法C.兩者使用頻率相同D.以上方法都不常用9、考慮一個算法用于在一個有向無環(huán)圖中計算每個頂點的入度和出度。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能最適合存儲圖的信息以便高效地進行計算（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.二叉搜索樹D.哈希表10、假設(shè)要設(shè)計一個算法來解決在一個有向無環(huán)圖（DAG）中找出所有最長路徑的問題。圖中的節(jié)點表示任務(wù)，邊表示任務(wù)之間的依賴關(guān)系。需要考慮算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，同時要確保結(jié)果的準確性。以下哪種算法可能是最合適的？（）A.深度優(yōu)先搜索（DFS）算法，通過遞歸遍歷圖來找出所有路徑，但可能會出現(xiàn)重復(fù)計算和內(nèi)存消耗較大的問題B.廣度優(yōu)先搜索（BFS）算法，逐層遍歷圖，能較好地控制搜索范圍，但對于最長路徑的查找可能不夠直接C.動態(tài)規(guī)劃算法，通過將問題分解為子問題并保存中間結(jié)果來求解，時間和空間復(fù)雜度相對較低，但實現(xiàn)較為復(fù)雜D.貪心算法，每次選擇局部最優(yōu)的路徑，但可能無法得到全局的最長路徑11、對于一個復(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.進行數(shù)學建模D.以上都是12、假設(shè)要對一個大規(guī)模的數(shù)值數(shù)據(jù)集進行聚類分析，以下哪種聚類算法可能更適合處理這種情況？（）A.K-Means算法B.層次聚類算法C.密度聚類算法D.以上算法都可以，取決于具體數(shù)據(jù)特點13、在算法的穩(wěn)定性方面，穩(wěn)定的排序算法在排序過程中保持相等元素的相對順序不變。假設(shè)我們正在比較不同的排序算法的穩(wěn)定性。以下關(guān)于排序算法穩(wěn)定性的描述，哪一項是不正確的？（）A.冒泡排序、插入排序和歸并排序是穩(wěn)定的排序算法B.快速排序和選擇排序通常是不穩(wěn)定的排序算法C.算法的穩(wěn)定性在某些特定的應(yīng)用場景中是非常重要的，例如對具有多個關(guān)鍵字的記錄進行排序D.不穩(wěn)定的排序算法在任何情況下都不應(yīng)該被使用，而應(yīng)該始終選擇穩(wěn)定的排序算法14、在分析一個算法的平均時間復(fù)雜度時，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.隨機算法分析B.期望分析C.概率分析D.以上方法都可以15、考慮一個動態(tài)規(guī)劃算法求解的問題，如果增加問題的規(guī)模，同時保持問題的性質(zhì)不變，以下關(guān)于算法的時間和空間復(fù)雜度的變化，哪一種可能性最大？（）A.時間和空間復(fù)雜度都不變B.時間復(fù)雜度增加，空間復(fù)雜度不變C.時間和空間復(fù)雜度都增加D.時間復(fù)雜度不變，空間復(fù)雜度增加二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）分析快速排序在處理稀疏數(shù)據(jù)時的性能特點。2、（本題5分）用回溯法解決八皇后問題。3、（本題5分）簡述快速排序的優(yōu)化技巧（如選取樞軸的方法）。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）給定一個二叉樹，設(shè)計一個算法計算其所有節(jié)點的平均深度。分析算法的時間和空間復(fù)雜度，并研究在二叉樹不平衡時的計算準確性。2、（本題5分）給定一個整數(shù)n，設(shè)計算法生成所有可能的有效的括號組合。詳細分析算法的思路和時間復(fù)雜度。3、（本題5分）分析一個用于在二叉堆中進行刪除最小元素操作后的修復(fù)算法。描述刪除操作的影響和修復(fù)的過程，計算修復(fù)算法的時間復(fù)雜度，討論如何保持二叉堆的性質(zhì)和性能。4、（本題5分）假設(shè)有一個包含大量整數(shù)的未排序數(shù)組，需要設(shè)計一個算法來找出其中第k小的元素。請詳細分析該算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，并討論在不同規(guī)模數(shù)據(jù)下的性能表現(xiàn)，以及可能的優(yōu)化方向。5、（本題5分）全面剖析最小費用