江南大學(xué)《算法設(shè)計(jì)與分析》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)江南大學(xué)

《算法設(shè)計(jì)與分析》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、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、對(duì)于排序算法，考慮快速排序在對(duì)一個(gè)幾乎有序的數(shù)組進(jìn)行排序時(shí)。以下哪種改進(jìn)措施可能會(huì)顯著提高快速排序的性能？（）A.選擇中間元素作為基準(zhǔn)B.采用插入排序?qū)π∫?guī)模子數(shù)組進(jìn)行排序C.增加隨機(jī)化選擇基準(zhǔn)的步驟D.以上措施綜合使用2、假設(shè)要在一個(gè)有序數(shù)組中查找一個(gè)特定的值，并且要求在查找過(guò)程中平均比較次數(shù)最少。以下哪種查找算法可能是最合適的？（）A.順序查找B.二分查找C.插值查找D.斐波那契查找3、算法的可讀性是指算法易于理解和閱讀的程度。以下關(guān)于算法可讀性的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是：算法的可讀性對(duì)于團(tuán)隊(duì)合作和代碼維護(hù)非常重要。良好的注釋和命名規(guī)范可以提高算法的可讀性。那么，下列關(guān)于算法可讀性的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.算法的可讀性與算法的效率相互矛盾B.算法的可讀性可以通過(guò)清晰的代碼結(jié)構(gòu)和邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)C.算法的可讀性可以通過(guò)使用有意義的變量名和函數(shù)名來(lái)提高D.算法的可讀性對(duì)于算法的正確性驗(yàn)證也很重要4、在一個(gè)圖的遍歷問(wèn)題中，如果需要同時(shí)記錄節(jié)點(diǎn)的訪問(wèn)順序和訪問(wèn)時(shí)間，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最適合的？（）A.使用深度優(yōu)先搜索算法，并結(jié)合棧來(lái)存儲(chǔ)訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)使用一個(gè)時(shí)間變量記錄訪問(wèn)時(shí)間B.采用廣度優(yōu)先搜索算法，利用隊(duì)列存儲(chǔ)訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)系統(tǒng)時(shí)鐘記錄訪問(wèn)時(shí)間C.隨機(jī)選擇節(jié)點(diǎn)進(jìn)行訪問(wèn)，使用鏈表存儲(chǔ)訪問(wèn)順序和時(shí)間D.混合使用深度優(yōu)先和廣度優(yōu)先搜索，根據(jù)情況切換，使用數(shù)組存儲(chǔ)信息5、假設(shè)正在分析一個(gè)算法的最壞情況復(fù)雜度，如果最壞情況很少發(fā)生，是否可以忽略這種情況？（）A.可以忽略，重點(diǎn)關(guān)注平均情況B.不可以忽略，需要考慮極端情況C.根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景決定D.無(wú)法確定6、動(dòng)態(tài)規(guī)劃是一種解決多階段決策問(wèn)題的優(yōu)化算法。以下關(guān)于動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.通過(guò)保存已解決子問(wèn)題的結(jié)果來(lái)避免重復(fù)計(jì)算B.適用于具有最優(yōu)子結(jié)構(gòu)和重疊子問(wèn)題的問(wèn)題C.動(dòng)態(tài)規(guī)劃的求解過(guò)程通常是自頂向下的D.能夠有效地降低問(wèn)題的計(jì)算復(fù)雜度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(guò)提前判斷某些分支不可能產(chǎn)生最優(yōu)解，從而避免對(duì)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(wèn)題的性質(zhì)和剪枝條件的準(zhǔn)確性D.剪枝一定會(huì)降低算法得到最優(yōu)解的可能性8、在一個(gè)動(dòng)態(tài)規(guī)劃問(wèn)題中，如果子問(wèn)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(guò)的子問(wèn)題的結(jié)果，避免重復(fù)計(jì)算B.增加額外的變量來(lái)存儲(chǔ)中間結(jié)果，減少重復(fù)計(jì)算C.改變問(wèn)題的分解方式，減少子問(wèn)題的重疊D.放棄動(dòng)態(tài)規(guī)劃，選擇其他算法9、當(dāng)使用回溯法解決一個(gè)組合問(wèn)題時(shí)，例如從一組數(shù)字中選擇若干個(gè)數(shù)字使得它們的和等于一個(gè)給定的值。如果在搜索過(guò)程中發(fā)現(xiàn)當(dāng)前路徑不可能得到合法解，以下哪種操作是正確的（）A.繼續(xù)搜索B.回溯并嘗試其他選擇C.停止搜索D.隨機(jī)選擇新的路徑10、在凸包問(wèn)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(guò)選擇一個(gè)起始點(diǎn)，按照極角順序依次處理其他點(diǎn)，來(lái)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(guò)程中需要對(duì)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11、在處理哈希沖突時(shí)，有多種解決方法。以下關(guān)于處理哈希沖突的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.開(kāi)放定址法通過(guò)在哈希表中尋找空閑位置來(lái)解決沖突B.鏈地址法將沖突的元素存儲(chǔ)在一個(gè)鏈表中C.再哈希法通過(guò)使用多個(gè)哈希函數(shù)來(lái)減少?zèng)_突D.所有的處理哈希沖突的方法在性能上都是相同的，沒(méi)有優(yōu)劣之分12、在算法的復(fù)雜度分析中，大O記號(hào)用于表示算法的上界。假設(shè)一個(gè)算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2+nlogn)，隨著n的增大，其主要的增長(zhǎng)項(xiàng)是（）A.n^2B.nlognC.兩者增長(zhǎng)速度相同D.無(wú)法確定13、在算法的并行化方面，并行計(jì)算可以提高算法的執(zhí)行效率。假設(shè)我們要對(duì)一個(gè)可以并行化的算法進(jìn)行并行實(shí)現(xiàn)。以下關(guān)于算法并行化的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以通過(guò)將問(wèn)題分解為多個(gè)子任務(wù)，并在多個(gè)處理器或計(jì)算核心上同時(shí)執(zhí)行這些子任務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)并行化B.并非所有的算法都適合并行化，有些算法由于其內(nèi)在的依賴關(guān)系，并行化的效果可能不明顯C.并行化總是能夠顯著提高算法的性能，并且不會(huì)帶來(lái)額外的開(kāi)銷，如通信和同步成本D.在設(shè)計(jì)并行算法時(shí)，需要考慮數(shù)據(jù)劃分、任務(wù)分配、通信和同步等問(wèn)題14、在設(shè)計(jì)一個(gè)算法來(lái)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(zhǎng)度15、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)算法來(lái)在一個(gè)有n個(gè)元素的數(shù)組中查找兩個(gè)元素之和等于給定目標(biāo)值的所有組合。以下哪種算法可能是最合適的？（）A.雙重循環(huán)遍歷數(shù)組，對(duì)每對(duì)元素進(jìn)行求和判斷，時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)B.先對(duì)數(shù)組進(jìn)行排序，然后使用兩個(gè)指針從數(shù)組兩端向中間移動(dòng)，時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)C.利用哈希表存儲(chǔ)數(shù)組元素，然后查找目標(biāo)值與當(dāng)前元素的差值是否在哈希表中，時(shí)間復(fù)雜度平均為O(n)D.遞歸地將數(shù)組分成兩半，在每一半中查找組合，然后合并結(jié)果，時(shí)間復(fù)雜度較高16、在圖算法中，深度優(yōu)先搜索（DFS）和廣度優(yōu)先搜索（BFS）是兩種常見(jiàn)的遍歷算法，以下關(guān)于它們的描述，不正確的是：（）A.DFS采用棧來(lái)實(shí)現(xiàn)，BFS采用隊(duì)列來(lái)實(shí)現(xiàn)B.DFS適合用于求解是否存在從源點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的路徑，BFS適合用于求解最短路徑問(wèn)題C.DFS和BFS在遍歷圖時(shí)，訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)的順序是固定的，不受圖的結(jié)構(gòu)影響D.對(duì)于同一幅圖，DFS和BFS得到的遍歷結(jié)果可能不同17、考慮一個(gè)分治法的應(yīng)用，將一個(gè)大問(wèn)題分解為若干個(gè)規(guī)模較小且相互獨(dú)立的子問(wèn)題，并分別求解。以下哪個(gè)算法是基于分治法的思想？（）A.歸并排序B.冒泡排序C.選擇排序D.插入排序18、在貪心算法的分析中，有時(shí)需要證明貪心選擇的正確性。以下關(guān)于貪心選擇正確性證明的描述，不正確的是：（）A.可以通過(guò)反證法來(lái)證明貪心選擇的正確性，假設(shè)不采用貪心選擇會(huì)導(dǎo)致更差的結(jié)果B.可以通過(guò)數(shù)學(xué)歸納法來(lái)證明貪心選擇在每一步都是最優(yōu)的C.證明貪心選擇的正確性只需要考慮當(dāng)前的選擇，不需要考慮后續(xù)的步驟D.貪心選擇的正確性證明需要結(jié)合問(wèn)題的具體性質(zhì)和約束條件19、在算法的穩(wěn)定性方面，以下關(guān)于穩(wěn)定排序算法的描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.相同元素在排序前后的相對(duì)順序保持不變B.穩(wěn)定排序算法在某些情況下性能優(yōu)于不穩(wěn)定排序算法C.冒泡排序是一種穩(wěn)定的排序算法，而快速排序是不穩(wěn)定的D.算法的穩(wěn)定性對(duì)于所有問(wèn)題都具有重要意義20、考慮一個(gè)矩陣乘法問(wèn)題，需要計(jì)算兩個(gè)大規(guī)模矩陣的乘積。如果采用傳統(tǒng)的直接計(jì)算方法，時(shí)間復(fù)雜度較高。為了提高計(jì)算效率，可以采用以下哪種算法？（）A.Strassen算法B.冒泡排序算法C.插入排序算法D.選擇排序算法二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述貪心算法在任務(wù)優(yōu)先級(jí)排序中的應(yīng)用及可能的偏差。2、（本題5分）以最優(yōu)切割問(wèn)題為例，分析動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的解法。3、（本題5分）分析冒泡排序在不同數(shù)據(jù)類型（如整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)）上的性能差異。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)算法在給定的整數(shù)數(shù)組中查找第一個(gè)大于給定值的元素。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，找出一個(gè)有向無(wú)環(huán)圖中的所有路徑（基于拓?fù)渑判颍?、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)算法，對(duì)一個(gè)整數(shù)數(shù)組進(jìn)行桶排序的并行優(yōu)化實(shí)現(xiàn)。4、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法，對(duì)一個(gè)鏈表進(jìn)行按值劃分操作。5、（本題5分）設(shè)計(jì)算法