中國科學(xué)院大學(xué)《算法概論》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《算法概論》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15個小題，每小題1分，共15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、在研究一個用于在有序數(shù)組中進行二分查找的算法變體時，需要對傳統(tǒng)的二分查找進行修改以適應(yīng)特定的條件。例如，當查找元素不存在時返回最接近的元素。以下哪種方法可以有效地實現(xiàn)這個修改？（）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)計整個查找邏輯C.先進行二分查找，再進行線性搜索D.以上方法都可行2、考慮一個遞歸算法，在遞歸過程中可能會出現(xiàn)大量的重復(fù)計算。為了避免這種情況，可以采用以下哪種技術(shù)？（）A.動態(tài)規(guī)劃B.貪心選擇C.回溯D.分支限界3、在字符串匹配算法中，KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法相比樸素的字符串匹配算法有更高的效率。假設(shè)要在一個長文本中查找一個短模式串，以下關(guān)于KMP算法的優(yōu)點，哪個描述是正確的（）A.減少不必要的字符比較B.不需要預(yù)處理模式串C.適用于所有類型的字符串D.以上都不對4、在算法的NP完全性理論中，以下關(guān)于NP完全問題的描述哪一項是不正確的？（）A.目前沒有已知的多項式時間算法能夠解決B.可以通過近似算法或啟發(fā)式算法來求解C.所有的NP完全問題都具有相同的難度D.確定一個問題是否為NP完全問題對于算法設(shè)計具有重要意義5、在一個并行計算環(huán)境中，以下哪種算法或問題可能更容易實現(xiàn)并行化？（）A.矩陣乘法B.快速排序C.斐波那契數(shù)列計算D.以上問題都不容易并行化6、對于遞歸算法，考慮一個計算斐波那契數(shù)列的遞歸函數(shù)。在處理較大的輸入時，以下哪種問題可能會出現(xiàn)？（）A.函數(shù)調(diào)用棧溢出B.計算結(jié)果不準確C.算法復(fù)雜度過高D.代碼可讀性差7、對于一個具有n個元素的有序數(shù)組，使用二分查找算法查找一個特定元素，以下關(guān)于其時間復(fù)雜度的描述，正確的是：（）A.O(n)B.O(logn)C.O(nlogn)D.O(n^2)8、在一個圖算法中，如果需要快速判斷兩個節(jié)點之間是否存在路徑，并且對路徑的具體信息不太關(guān)心，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能會被用到？（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.最短路徑樹D.并查集9、考慮一個矩陣乘法問題，需要計算兩個大規(guī)模矩陣的乘積。如果采用傳統(tǒng)的直接計算方法，時間復(fù)雜度較高。為了提高計算效率，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10、在設(shè)計一個算法來合并多個已排序的鏈表為一個有序鏈表時，以下哪種方法可能具有較低的時間復(fù)雜度？（）A.依次比較每個鏈表的頭節(jié)點，將最小的節(jié)點添加到結(jié)果鏈表B.將所有鏈表的節(jié)點放入一個數(shù)組，然后進行排序C.利用歸并排序的思想逐步合并鏈表D.以上方法的時間復(fù)雜度取決于鏈表的長度11、在圖的最短路徑算法中，Dijkstra算法適用于邊權(quán)值非負的情況。假設(shè)一個圖中存在負權(quán)邊，以下哪種算法可能更適合計算最短路徑（）A.Bellman-Ford算法B.Floyd-Warshall算法C.A*算法D.以上算法都不適合12、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13、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14、在算法的實際應(yīng)用場景中，以下關(guān)于算法在網(wǎng)絡(luò)路由中的作用描述哪一項是不正確的？（）A.用于計算最優(yōu)的數(shù)據(jù)包傳輸路徑B.可以考慮網(wǎng)絡(luò)帶寬、延遲等因素C.算法的選擇對網(wǎng)絡(luò)性能沒有顯著影響D.能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的變化15、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)行步驟來確定二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）分析在建筑工程中的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和施工管理算法。2、（本題5分）簡述如何考慮算法的可擴展性。3、（本題5分）簡述貪心算法在緩存替換策略中的應(yīng)用及優(yōu)缺點。4、（本題5分）闡述歸并排序在數(shù)據(jù)預(yù)處理中的作用。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）對桶排序算法在處理數(shù)據(jù)分布不均勻且范圍較大時的性能瓶頸和優(yōu)化方法進行研究。分析時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度的變化。2、（本題5分）考慮一個用于在二叉搜索樹中查找特定值的算法。描述二叉搜索樹的結(jié)構(gòu)和特性，分析查找算法的步驟和時間復(fù)雜度，討論在不同形狀的二叉搜索樹中查找操作的性能變化。3、（本題5分）假設(shè)有一個圖，設(shè)計算法判斷其是否為二分圖。分析算法的實現(xiàn)和復(fù)雜度，以及在實際問題中的應(yīng)用。4、（本題5分）分析冒泡排序算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。解釋在最壞情況、最好情況和平均情況下的性能表現(xiàn)，并探討如何對其進行優(yōu)化以提高排序效率。5、（本題5分）設(shè)計一個算法來解決0-1背包問題的變體，例如允許物品部分裝入背包或者有多個相同物品。深入分析問題的變化對算法的影響，調(diào)整原有的動態(tài)規(guī)劃解法，比較新算法與原算法的復(fù)雜度和性能。四、設(shè)計題（本大題共4個小題，共40分