上海農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院《程序與算法課程設(shè)計》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學(xué)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頁上海農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院

《程序與算法課程設(shè)計》2023-2024學(xué)年第一學(xué)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、對于數(shù)值計算算法，假設(shè)要求解一個大型線性方程組。以下哪種算法在精度和效率上通常有較好的平衡？（）A.高斯消元法B.雅可比迭代法C.共軛梯度法D.以上算法視問題特點而定2、歸并排序是另一種常見的排序算法。以下關(guān)于歸并排序的說法，錯誤的是：（）A.歸并排序的基本思想是將待排序的序列分成兩個子序列，分別進行排序，然后將兩個有序子序列合并成一個有序序列B.歸并排序是一種穩(wěn)定的排序算法C.歸并排序在最壞、最好和平均情況下的時間復(fù)雜度均為O(nlogn)D.歸并排序的空間復(fù)雜度為O(1)，因為它在排序過程中不需要額外的存儲空間3、回溯法是一種通過窮舉所有可能的解來尋找問題的解的算法。以下關(guān)于回溯法的描述，錯誤的是：（）A.回溯法在搜索過程中，如果發(fā)現(xiàn)當前的選擇無法得到可行解，就會回溯到上一個選擇點，重新進行選擇B.回溯法通常用于求解組合優(yōu)化問題，如0-1背包問題、八皇后問題等C.回溯法的時間復(fù)雜度通常很高，一般只適用于小規(guī)模的問題D.回溯法在搜索過程中不會重復(fù)嘗試已經(jīng)嘗試過的選擇，以提高搜索效率4、當使用回溯法解決一個組合問題時，例如從一組數(shù)字中選擇若干個數(shù)字使得它們的和等于一個給定的值。如果在搜索過程中發(fā)現(xiàn)當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.隨機選擇新的路徑5、假設(shè)要設(shè)計一個算法來解決背包問題，即給定一組物品，每個物品有一定的價值和重量，背包有一定的容量限制，要找出在不超過背包容量的前提下能裝入背包的物品的最大總價值。以下哪種算法策略可能是最有效的？（）A.暴力枚舉所有可能的物品組合，計算總價值，但時間復(fù)雜度非常高B.貪心算法，每次選擇單位重量價值最高的物品放入背包，但可能無法得到最優(yōu)解C.動態(tài)規(guī)劃算法，通過建立狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程來求解，能得到最優(yōu)解且效率較高D.回溯算法，通過嘗試不同的選擇來找到最優(yōu)解，但可能會出現(xiàn)大量的無效搜索6、在算法設(shè)計中，NP完全問題是一類具有挑戰(zhàn)性的問題。假設(shè)我們正在研究一個被認為是NP完全的問題。以下關(guān)于NP完全問題的描述，哪一項是不準確的？（）A.NP完全問題的解可以在多項式時間內(nèi)被驗證，但求解通常需要指數(shù)級的時間B.如果一個問題是NP完全的，那么不存在多項式時間的算法來解決它C.旅行商問題和背包問題都是經(jīng)典的NP完全問題D.對于NP完全問題，可以通過近似算法或啟發(fā)式算法來尋找較好的解7、當使用隨機化算法來解決一個問題時，例如隨機快速排序，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、貪心算法是一種在每一步都做出當前看起來最優(yōu)的選擇的算法。以下關(guān)于貪心算法的說法，不準確的是：（）A.貪心算法并不一定能得到全局最優(yōu)解，但在某些情況下可以得到近似最優(yōu)解B.貪心算法的正確性通常依賴于問題的特定性質(zhì)和貪心選擇的策略C.貪心算法在每一步做出的選擇不會影響后續(xù)步驟的最優(yōu)選擇D.貪心算法總是能夠在多項式時間內(nèi)得到最優(yōu)解9、在算法的復(fù)雜度分析中，以下哪種情況會導(dǎo)致算法的時間復(fù)雜度增加：（）A.增加算法的循環(huán)層數(shù)B.減少算法中的條件判斷C.優(yōu)化算法中的數(shù)據(jù)存儲方式D.縮小問題的規(guī)模10、對于并行算法，假設(shè)要對一個大規(guī)模的矩陣進行乘法運算。以下哪種并行策略可能最有效地提高計算速度？（）A.數(shù)據(jù)劃分并行B.任務(wù)并行C.流水線并行D.以上策略結(jié)合11、在動態(tài)規(guī)劃算法的應(yīng)用中，以下關(guān)于最優(yōu)子結(jié)構(gòu)性質(zhì)的描述哪一項是不正確的？（）A.問題的最優(yōu)解包含了子問題的最優(yōu)解B.通過求解子問題的最優(yōu)解可以得到原問題的最優(yōu)解C.最優(yōu)子結(jié)構(gòu)性質(zhì)是動態(tài)規(guī)劃算法能夠有效解決問題的關(guān)鍵D.只要問題具有最優(yōu)子結(jié)構(gòu)性質(zhì)，就一定可以使用動態(tài)規(guī)劃算法求解12、在圖算法中，深度優(yōu)先搜索（DFS）和廣度優(yōu)先搜索（BFS）是常見的遍歷算法。假設(shè)要判斷一個無向圖是否存在環(huán)，以下哪種搜索算法更適合（）A.DFSB.BFSC.兩種算法都不適合D.兩種算法都適合13、在算法的空間復(fù)雜度分析中，假設(shè)一個算法在處理一個規(guī)模為n的輸入時，需要額外使用一個大小為nlogn的輔助數(shù)組。以下哪個是該算法的空間復(fù)雜度？（）A.O(n)B.O(logn)C.O(nlogn)D.O(n^2)14、想象一個需要對一組數(shù)據(jù)進行排序，并且要求排序是穩(wěn)定的（即相同元素的相對順序在排序前后保持不變）。以下哪種排序算法可能是最適合的？（）A.選擇排序，每次選擇最小的元素放到已排序部分的末尾，但不穩(wěn)定B.冒泡排序，通過相鄰元素的比較和交換進行排序，是穩(wěn)定的排序算法C.快速排序，雖然平均性能較好，但通常不是穩(wěn)定的排序算法D.希爾排序，通過不斷縮小間隔進行排序，不穩(wěn)定15、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.以上方法都可以二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋選擇排序在元素重復(fù)較多時的表現(xiàn)。2、（本題5分）簡述貪心算法在網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用及局限性。3、（本題5分）分析分布式系統(tǒng)中的一致性問題和解決方法。4、（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。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）有一個包含學(xué)生信息（姓名、年齡、成績）的結(jié)構(gòu)體數(shù)組，設(shè)計一個算法按照成績對學(xué)生進行降序排序，如果成績相同則按照年齡升序排序。分析算法在學(xué)生數(shù)量較多時的性能。2、（本題5分）有一個包含n個整數(shù)的數(shù)組，設(shè)計一個算法找出其中所有滿足特定條件的三元組，例如三個數(shù)的和為0。分析該算法的時間和空間復(fù)雜度，并討論如何減少不必要的計算。3、（本題5分）有一個整數(shù)數(shù)組，其中存在重復(fù)元素，要求對其進行排序并去除重復(fù)元素。例如，數(shù)組為[1,1,2,2,3,3]。分析使用排序結(jié)合雙指針的方法解決此問題，計算時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，并討論在不同排序算法基礎(chǔ)上的優(yōu)化。4、（本題5分）分析選擇排序算法在數(shù)據(jù)局部有序區(qū)域增長時的性能特點和時間復(fù)雜度變化。與其他排序算法在這種情況下的比較。5、（本題5分）有一個包含括號的字符串，判斷括號是否匹配正確。例如，字符串"()[]{}"。分析使用棧的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決此問題，計算時間復(fù)雜度