江南大學(xué)《算法設(shè)計與分析》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁江南大學(xué)《算法設(shè)計與分析》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40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、在一個字符串匹配問題中，需要在一個長文本中查找一個短模式字符串的所有出現(xiàn)位置。以下哪種字符串匹配算法可能是最適合的？（）A.暴力匹配算法，簡單直接但效率較低，特別是對于長文本B.KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法，通過利用模式字符串的自身特征來避免不必要的回溯，提高效率C.BM（Boyer-Moore）算法，從右向左進(jìn)行比較，并根據(jù)壞字符和好后綴規(guī)則進(jìn)行跳躍，通常具有較高的效率D.Rabin-Karp算法，通過計算字符串的哈希值來進(jìn)行匹配，可能存在哈希沖突2、考慮一個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3、動態(tài)規(guī)劃算法通常用于求解具有最優(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，不準(zhǔn)確的是：（）A.動態(tài)規(guī)劃通過保存已求解子問題的結(jié)果，避免了重復(fù)計算B.動態(tài)規(guī)劃的求解過程通常按照自底向上或自頂向下的方式進(jìn)行C.動態(tài)規(guī)劃一定能找到問題的最優(yōu)解D.所有具有重疊子問題的問題都適合用動態(tài)規(guī)劃求解4、在圖的存儲結(jié)構(gòu)中，鄰接矩陣和鄰接表各有優(yōu)缺點，以下關(guān)于它們的描述，錯誤的是：（）A.鄰接矩陣適合存儲稠密圖，鄰接表適合存儲稀疏圖B.對于無向圖，鄰接矩陣的空間復(fù)雜度為O(n^2)，鄰接表的空間復(fù)雜度為O(n+e)，其中n是頂點數(shù)，e是邊數(shù)C.使用鄰接矩陣判斷兩個頂點之間是否存在邊的時間復(fù)雜度為O(1)，使用鄰接表的時間復(fù)雜度為O(n)D.在進(jìn)行圖的遍歷操作時，鄰接矩陣的效率總是高于鄰接表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、在算法的效率優(yōu)化中，緩存（Cache）的使用可以顯著提高性能。以下關(guān)于緩存的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.緩存是一種高速的存儲區(qū)域，用于存儲最近訪問的數(shù)據(jù)，以減少對慢速主存的訪問次數(shù)B.緩存的命中率越高，算法的性能提升就越明顯C.緩存的大小和替換策略對算法的性能有重要影響D.只要使用了緩存，算法的時間復(fù)雜度就一定會降低7、當(dāng)使用隨機(jī)化算法來解決一個問題時，例如隨機(jī)快速排序，以下關(guān)于其性能的描述，哪個是正確的（）A.每次運(yùn)行結(jié)果相同B.平均性能較好C.總是比確定性算法快D.以上都不對8、歸并排序的遞歸實現(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)9、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10、假設(shè)要設(shè)計一個算法來找出一個數(shù)組中的第二大元素。以下哪種算法可能是最合適的？（）A.先排序，然后取第二個元素，但排序的時間復(fù)雜度較高B.遍歷數(shù)組兩次，第一次找出最大元素，第二次找出第二大元素C.維護(hù)兩個變量，分別存儲最大和第二大元素，在遍歷中更新D.使用遞歸的方式，將數(shù)組分成兩半，分別找出各自的最大和第二大元素，然后合并結(jié)果11、分治法是一種重要的算法設(shè)計策略，以下關(guān)于分治法的描述，正確的是：（）A.分治法將一個復(fù)雜問題分解成若干個相同規(guī)模的子問題，分別求解后再合并結(jié)果B.分治法的子問題相互獨(dú)立，不存在重疊部分C.分治法在解決問題時，每次分解后的子問題規(guī)模必須相同D.分治法適用于可以逐步分解為相似子問題，且子問題的解可以合并為原問題解的問題12、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13、假設(shè)要設(shè)計一個算法來解決在一個字符串中查找最長回文子串的問題。以下哪種算法可能是最合適的？（）A.暴力法，窮舉所有可能的子串并判斷是否為回文，時間復(fù)雜度高B.動態(tài)規(guī)劃算法，通過建立二維數(shù)組記錄子串是否為回文，能有效求解但空間復(fù)雜度較高C.中心擴(kuò)展法，從每個字符向兩側(cè)擴(kuò)展判斷回文，效率較高但代碼實現(xiàn)相對復(fù)雜D.Manacher算法，通過巧妙的預(yù)處理和擴(kuò)展方式，能高效地找到最長回文子串14、在算法設(shè)計中，有時需要對問題進(jìn)行簡化和抽象。假設(shè)要解決一個復(fù)雜的實際問題，首先應(yīng)該（）A.直接應(yīng)用現(xiàn)有的算法B.對問題進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)學(xué)建模C.忽略一些次要因素，抓住主要問題特征D.以上方法都不對15、假設(shè)要設(shè)計一個算法來解決旅行商問題（TSP），即找到一個訪問多個城市的最短路徑，且每個城市只能訪問一次。以下哪種算法可能是最有效的？（）A.窮舉法，遍歷所有可能的路徑，但對于城市數(shù)量較多時計算量巨大B.貪心算法，每次選擇距離當(dāng)前城市最近的未訪問城市，但可能得到局部最優(yōu)解C.模擬退火算法，通過隨機(jī)搜索和概率接受較差解來跳出局部最優(yōu)，有可能找到較優(yōu)解但不保證最優(yōu)D.遺傳算法，通過模擬生物進(jìn)化過程來搜索最優(yōu)解，但參數(shù)設(shè)置和實現(xiàn)較為復(fù)雜16、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)我們要在一個長文本中查找一個模式字符串。以下關(guān)于這兩種算法的描述，哪一項是不正確的？（）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17、假設(shè)正在研究一個排序問題，需要對一個包含大量隨機(jī)整數(shù)的數(shù)組進(jìn)行排序，并且要求排序算法具有較高的效率和穩(wěn)定性。以下哪種排序算法可能是最適合的選擇？（）A.冒泡排序，通過相鄰元素的比較和交換進(jìn)行排序B.插入排序，將元素插入到已排序的部分中C.快速排序，采用分治策略進(jìn)行排序D.歸并排序，通過合并已排序的子數(shù)組進(jìn)行排序18、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€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間復(fù)雜度都是相同的，沒有優(yōu)劣之分19、假設(shè)正在開發(fā)一個機(jī)器學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練算法，需要在大量的數(shù)據(jù)上進(jìn)行優(yōu)化，找到最優(yōu)的模型參數(shù)。以下哪種優(yōu)化算法可能是最常用的選擇？（）A.梯度下降算法，沿著梯度方向更新參數(shù)B.牛頓法，利用二階導(dǎo)數(shù)信息進(jìn)行優(yōu)化C.共軛梯度法，適用于大規(guī)模問題的優(yōu)化D.以上算法在不同場景下都有應(yīng)用，根據(jù)問題特點選擇20、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采用棧來實現(xiàn)，BFS采用隊列來實現(xiàn)B.DFS適合用于求解是否存在從源點到目標(biāo)點的路徑，BFS適合用于求解最短路徑問題C.DFS和BFS在遍歷圖時，訪問節(jié)點的順序是固定的，不受圖的結(jié)構(gòu)影響D.對于同一幅圖，DFS和BFS得到的遍歷結(jié)果可能不同二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）說明堆排序算法的構(gòu)建過程和排序步驟，以及其時間復(fù)雜度。2、（本題5分）解釋在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的感知算法。3、（本題5分）簡述貪心算法在路由選擇問題中的應(yīng)用策略。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計算法找出給定有向圖的強(qiáng)連通分量。2、（本題5分）實現(xiàn)一個算法，計算兩個字符串的編輯距離。3、（本題5分）實現(xiàn)一個算法，在一個Trie樹中插入一個字符串。4、（本題5分）編寫一個算法，實現(xiàn)計數(shù)排序。5、（本題5分）設(shè)計算法找出給定字符串中所有長度為k的回文子串。四、