茅臺學(xué)院《算法設(shè)計(jì)與分析課程設(shè)計(jì)》2023-2024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頁茅臺學(xué)院《算法設(shè)計(jì)與分析課程設(shè)計(jì)》

2023-2024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一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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、在一個(gè)圖的遍歷問題中，如果需要同時(shí)記錄節(jié)點(diǎn)的訪問順序和訪問時(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)合棧來存儲訪問節(jié)點(diǎn)，同時(shí)使用一個(gè)時(shí)間變量記錄訪問時(shí)間B.采用廣度優(yōu)先搜索算法，利用隊(duì)列存儲訪問節(jié)點(diǎn)，通過系統(tǒng)時(shí)鐘記錄訪問時(shí)間C.隨機(jī)選擇節(jié)點(diǎn)進(jìn)行訪問，使用鏈表存儲訪問順序和時(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)組存儲信息2、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(gè)鏈表中C.再哈希法通過使用多個(gè)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3、當(dāng)研究算法的理論性能和實(shí)際性能差異時(shí)，假設(shè)一個(gè)算法在理論上具有很好的復(fù)雜度，但在實(shí)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4、某算法需要在一個(gè)字符串集合中查找所有具有相同前綴的字符串。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或算法可以有效地支持這個(gè)操作？（）A.字典樹（Trie）B.哈希表C.平衡二叉搜索樹D.以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都可以5、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(shí)現(xiàn)，BFS采用隊(duì)列來實(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題C.DFS和BFS在遍歷圖時(shí)，訪問節(jié)點(diǎn)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6、假設(shè)要在一個(gè)鏈表中刪除所有值為特定值的節(jié)點(diǎn)。以下哪種算法的時(shí)間復(fù)雜度最低？（）A.遍歷鏈表，逐個(gè)刪除符合條件的節(jié)點(diǎn)B.先遍歷鏈表找到所有符合條件的節(jié)點(diǎn)，然后一次性刪除C.對鏈表進(jìn)行排序，然后刪除符合條件的節(jié)點(diǎn)D.將鏈表轉(zhuǎn)換為數(shù)組，處理后再轉(zhuǎn)換回鏈表7、在設(shè)計(jì)一個(gè)算法來解決字符串匹配問題時(shí)，需要在一個(gè)長文本中查找一個(gè)給定的模式字符串的所有出現(xiàn)位置。如果模式字符串相對較短，并且需要考慮多種復(fù)雜的匹配情況，以下哪種字符串匹配算法可能表現(xiàn)更好？（）A.樸素的字符串匹配算法B.KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法C.BM（Boyer-Moore）算法D.Rabin-Karp算法8、在圖的最小生成樹算法中，Kruskal算法和Prim算法是兩種常見的算法。以下關(guān)于這兩種算法的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.Kruskal算法通過不斷選擇權(quán)值最小的邊，只要不形成環(huán)，來構(gòu)建最小生成樹B.Prim算法從一個(gè)起始節(jié)點(diǎn)開始，逐步擴(kuò)展生成樹，每次選擇與生成樹相連的權(quán)值最小的邊C.Kruskal算法的時(shí)間復(fù)雜度主要取決于邊的排序，通常為O(mlogm)，其中m是邊的數(shù)量D.Prim算法的時(shí)間復(fù)雜度總是低于Kruskal算法，因此在實(shí)際應(yīng)用中更優(yōu)9、一個(gè)字符串匹配問題，需要在一個(gè)長文本中查找給定模式字符串的所有出現(xiàn)位置。如果模式字符串的長度相對較短，以下哪種字符串匹配算法可能具有較高的效率？（）A.樸素的字符串匹配算法B.KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法C.BM（Boyer-Moore）算法D.Rabin-Karp算法10、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(cuò)誤的是：（）A.快速排序在平均情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)B.快速排序通過選擇一個(gè)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(shí)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11、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)算法來解決旅行商問題（TSP），即找到一個(gè)訪問多個(gè)城市的最短路徑，且每個(gè)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(shí)計(jì)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(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜12、在排序算法中，快速排序（QuickSort）是一種高效的算法。關(guān)于快速排序的性能，以下哪一個(gè)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.在平均情況下，時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)B.在最壞情況下，時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)C.空間復(fù)雜度主要取決于遞歸調(diào)用的?？臻gD.快速排序總是比冒泡排序效率高13、在分治法的應(yīng)用中，快速排序是一個(gè)典型的例子。假設(shè)對一個(gè)幾乎有序的數(shù)組進(jìn)行排序，快速排序的性能可能會受到影響。為了改進(jìn)這種情況下的性能，以下哪種方法可能有效（）A.改用冒泡排序B.采用隨機(jī)選擇基準(zhǔn)元素C.增加排序的趟數(shù)D.以上方法都無效14、假設(shè)正在研究一個(gè)用于求解線性規(guī)劃問題的算法，例如在滿足一系列線性約束條件下最大化或最小化一個(gè)線性目標(biāo)函數(shù)。以下哪種算法通常被用于解決這類問題？（）A.單純形法B.模擬退火算法C.遺傳算法D.蟻群算法15、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)算法來找出一個(gè)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(gè)元素，但排序的時(shí)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(gè)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16、考慮一個(gè)用于求解線性規(guī)劃問題的算法，例如單純形法。以下關(guān)于單純形法的特點(diǎn)，哪個(gè)描述是正確的（）A.只能求解小規(guī)模問題B.一定能在有限步內(nèi)得到最優(yōu)解C.不需要對問題進(jìn)行預(yù)處理D.以上都不對17、在算法的應(yīng)用領(lǐng)域中，以下關(guān)于算法在人工智能中的作用描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.用于機(jī)器學(xué)習(xí)中的模型訓(xùn)練和優(yōu)化B.幫助智能系統(tǒng)進(jìn)行搜索和決策C.算法是人工智能技術(shù)的核心組成部分D.人工智能中的算法都具有很高的計(jì)算復(fù)雜度18、在算法的效率評估中，以下哪個(gè)指標(biāo)不僅僅取決于算法本身，還受到硬件和環(huán)境的影響（）A.時(shí)間復(fù)雜度B.空間復(fù)雜度C.實(shí)際運(yùn)行時(shí)間D.代碼行數(shù)19、考慮一個(gè)背包問題，背包的容量有限，有多個(gè)物品，每個(gè)物品有一定的價(jià)值和重量。要在不超過背包容量的前提下，使裝入背包的物品總價(jià)值最大。如果物品可以分割，以下哪種算法可以解決這個(gè)問題？（）A.0-1背包問題的動態(tài)規(guī)劃算法B.貪心算法C.回溯算法D.分支限界法20、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(gè)源點(diǎn)到其他所有節(jié)點(diǎn)的最短路徑B.Floyd算法用于求解任意兩點(diǎn)之間的最短路徑C.Dijkstra算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(V^2)，其中V是圖的節(jié)點(diǎn)數(shù)量D.Floyd算法的時(shí)間復(fù)雜度低于Dijkstra算法，因此在大多數(shù)情況下更優(yōu)21、在一個(gè)圖像處理任務(wù)中，需要對一幅圖像進(jìn)行邊緣檢測?？紤]到算法的準(zhǔn)確性和計(jì)算效率，以下哪種邊緣檢測算法可能是最適合的？（）A.Sobel算子，計(jì)算簡單但對噪聲敏感B.Canny算子，綜合了多種優(yōu)化策略，檢測效果較好但計(jì)算復(fù)雜度較高C.Roberts算子，簡單快速但檢測效果相對較弱D.Prewitt算子，與Sobel算子類似，對噪聲較敏感22、考慮一個(gè)算法的空間復(fù)雜度，如果算法需要保存大量的中間結(jié)果，可能會導(dǎo)致什么情況？（）A.運(yùn)行速度變慢B.占用過多內(nèi)存C.難以擴(kuò)展D.以上情況都可能發(fā)生23、分治法是一種常見的算法設(shè)計(jì)策略。對于分治法的特點(diǎn)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.將問題分解為若干個(gè)規(guī)模較小且相互獨(dú)立的子問題B.子問題的解法與原問題的解法相同或相似C.分治法通常適用于可以逐步分解且合并結(jié)果容易的問題D.分治法在解決問題時(shí)不需要考慮子問題之間的關(guān)系24、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)算法來解決在一個(gè)n×n的矩陣中查找一個(gè)特定值是否存在。以下哪種算法可能是最有效的？（）A.按行或列依次遍歷矩陣B.從矩陣的左上角和右下角同時(shí)開始進(jìn)行二分查找C.對矩陣進(jìn)行預(yù)處理，例如構(gòu)建索引，然后進(jìn)行查找D.隨機(jī)選擇矩陣中的元素進(jìn)行比較25、假設(shè)需要對一個(gè)有向無環(huán)圖進(jìn)行拓?fù)渑判?。以下關(guān)于拓?fù)渑判虻拿枋?，哪一?xiàng)是正確的？（）A.拓?fù)渑判虻慕Y(jié)果是唯一的B.可以使用深度優(yōu)先搜索算法進(jìn)行拓?fù)渑判駽.拓?fù)渑判虻慕Y(jié)果取決于圖的存儲方式D.一個(gè)圖如果存在環(huán)，也可以進(jìn)行拓?fù)渑判蚨?、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）簡述強(qiáng)連通分量的算法和應(yīng)用。2、（本題5分）以股票買賣問題為例，分析動態(tài)規(guī)劃算法的求解過程。3、（本題5分）以圖的最短路徑問題為例，說明動態(tài)規(guī)劃算法的求解思路。4、（本題5分）分析快速排序的最壞情況如何避免。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法，在一個(gè)后綴樹中進(jìn)行多個(gè)字符串的匹配。2、（本題5分）設(shè)計(jì)算法，求解最長不重復(fù)子串問題。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，計(jì)算給定二叉搜索樹中節(jié)點(diǎn)值的方差。4、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)算法，找出一個(gè)二叉搜索樹中所有大于給定值的節(jié)點(diǎn)。5、（本題5分）設(shè)計(jì)算法，判斷一個(gè)圖是否為二部圖。四、分析題（本大題共3個(gè)