裝訂線裝訂線PAGE2第1頁(yè)，共3頁(yè)吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院《高級(jí)算法設(shè)計(jì)》

2023-2024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)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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、堆排序是一種基于二叉堆數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的排序算法。假設(shè)我們正在使用堆排序?qū)σ粋€(gè)數(shù)組進(jìn)行排序。以下關(guān)于堆排序的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.最大堆用于升序排序，最小堆用于降序排序B.堆排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)，空間復(fù)雜度為O(1)C.構(gòu)建堆的過(guò)程和調(diào)整堆的過(guò)程都涉及到元素的比較和交換操作D.堆排序在所有情況下都比快速排序的性能更好2、在算法的復(fù)雜度分析中，以下關(guān)于平均情況復(fù)雜度的描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.考慮了所有可能輸入的平均性能B.通常比最壞情況復(fù)雜度更能反映算法的實(shí)際性能C.計(jì)算平均情況復(fù)雜度比計(jì)算最壞情況復(fù)雜度更簡(jiǎn)單D.對(duì)于某些算法，平均情況復(fù)雜度可能難以準(zhǔn)確計(jì)算3、在一個(gè)字符串匹配問(wèn)題中，需要在一個(gè)長(zhǎng)文本中快速查找是否存在特定的子字符串。以下哪種字符串匹配算法可能具有最高的效率？（）A.暴力匹配算法，逐個(gè)字符進(jìn)行比較B.KMP算法，利用已匹配的部分信息進(jìn)行優(yōu)化C.BM算法，從右向左進(jìn)行比較并進(jìn)行跳躍D.以上算法在不同情況下效率不同，取決于字符串的特點(diǎn)4、假設(shè)正在分析一個(gè)用于在網(wǎng)絡(luò)中尋找最短路徑的算法的性能，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能會(huì)動(dòng)態(tài)變化。以下哪種情況可能會(huì)對(duì)算法的效率產(chǎn)生較大的影響？（）A.節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加B.邊的權(quán)重的變化C.新邊的添加和舊邊的刪除D.以上情況都可能5、假設(shè)正在研究一個(gè)用于求解線性規(guī)劃問(wèn)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(wèn)題？（）A.單純形法B.模擬退火算法C.遺傳算法D.蟻群算法6、貪心算法是一種常用的算法設(shè)計(jì)策略，它在每一步都選擇當(dāng)前看起來(lái)最優(yōu)的決策。以下關(guān)于貪心算法的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是：貪心算法通常能夠得到全局最優(yōu)解，但也可能陷入局部最優(yōu)解。貪心算法的正確性需要通過(guò)證明來(lái)保證。那么，下列關(guān)于貪心算法的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.貪心算法的時(shí)間復(fù)雜度通常較低B.貪心算法在某些情況下可以得到近似最優(yōu)解C.貪心算法適用于所有問(wèn)題的求解D.貪心算法的設(shè)計(jì)需要考慮問(wèn)題的特性和目標(biāo)7、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)算法來(lái)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(chǔ)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8、在圖算法中，深度優(yōu)先搜索（DFS）和廣度優(yōu)先搜索（BFS）是兩種基本的遍歷方法。假設(shè)我們正在對(duì)一個(gè)無(wú)向圖進(jìn)行搜索。以下關(guān)于DFS和BFS的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.DFS采用深度優(yōu)先的策略，沿著一條路徑盡可能深入地探索，直到無(wú)法繼續(xù)，然后回溯B.BFS則是逐層地訪問(wèn)圖中的節(jié)點(diǎn)，先訪問(wèn)距離起始節(jié)點(diǎn)近的節(jié)點(diǎn)，再訪問(wèn)距離遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)C.DFS和BFS都可以用于判斷圖是否連通，以及尋找圖中的路徑D.在任何情況下，DFS的性能都優(yōu)于BFS，因?yàn)樗乃阉魃疃雀?、想象一個(gè)需要在一個(gè)鏈表中刪除所有值為特定值的節(jié)點(diǎn)的任務(wù)。以下哪種算法可能是最有效的？（）A.遍歷鏈表，遇到目標(biāo)值的節(jié)點(diǎn)就刪除，需要處理刪除節(jié)點(diǎn)時(shí)的指針調(diào)整，可能會(huì)比較復(fù)雜B.先將鏈表中的值復(fù)制到一個(gè)數(shù)組中，在數(shù)組中刪除目標(biāo)值，然后重新構(gòu)建鏈表C.從鏈表頭部開(kāi)始，將非目標(biāo)值的節(jié)點(diǎn)依次移動(dòng)到一個(gè)新的鏈表中D.遞歸地遍歷鏈表，刪除目標(biāo)值的節(jié)點(diǎn)，但可能會(huì)導(dǎo)致棧溢出10、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)算法來(lái)解決在一個(gè)字符串中查找最長(zhǎng)回文子串的問(wèn)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(shí)間復(fù)雜度高B.動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，通過(guò)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(gè)字符向兩側(cè)擴(kuò)展判斷回文，效率較高但代碼實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜D.Manacher算法，通過(guò)巧妙的預(yù)處理和擴(kuò)展方式，能高效地找到最長(zhǎng)回文子串11、在算法的在線和離線性質(zhì)中，以下關(guān)于在線算法的描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.在輸入數(shù)據(jù)逐步給出的過(guò)程中進(jìn)行計(jì)算B.在線算法通常需要在有限的時(shí)間內(nèi)做出決策C.在線算法的性能通常優(yōu)于離線算法D.在線算法的設(shè)計(jì)需要考慮輸入的不確定性12、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(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.利用了已經(jīng)匹配的部分信息來(lái)避免不必要的回溯B.時(shí)間復(fù)雜度為O(m+n)，其中m是模式串長(zhǎng)度，n是主串長(zhǎng)度C.其核心是構(gòu)建一個(gè)next數(shù)組來(lái)指導(dǎo)匹配過(guò)程D.KMP算法的空間復(fù)雜度高于樸素的字符串匹配算法13、歸并排序是另一種常見(jiàn)的排序算法。以下關(guān)于歸并排序的說(shuō)法，錯(cuò)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(gè)子序列，分別進(jìn)行排序，然后將兩個(gè)有序子序列合并成一個(gè)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(shí)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?yàn)樗谂判蜻^(guò)程中不需要額外的存儲(chǔ)空間14、當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)高效的算法來(lái)解決一個(gè)幾何問(wèn)題，例如計(jì)算一組點(diǎn)的凸包。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能會(huì)被用到？（）A.棧B.隊(duì)列C.二叉樹(shù)D.以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都可能15、在一個(gè)分治算法中，將問(wèn)題分解為多個(gè)子問(wèn)題進(jìn)行求解，然后合并子問(wèn)題的解得到原問(wèn)題的解。如果子問(wèn)題的規(guī)模相等，且合并子問(wèn)題解的時(shí)間復(fù)雜度為線性，那么該分治算法的時(shí)間復(fù)雜度通?？梢酝ㄟ^(guò)哪種方法來(lái)分析？（）A.遞歸關(guān)系式B.主定理C.歸納法D.反證法二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）分析快速排序在處理海量數(shù)據(jù)時(shí)的優(yōu)化方向。2、（本題5分）分析算法在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用。3、（本題5分）分析冒泡排序在數(shù)據(jù)基本有序時(shí)的效率提升。4、（本題5分）解釋算法設(shè)計(jì)中的剪枝技巧。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法來(lái)找出一個(gè)鏈表的中間節(jié)點(diǎn)。如果鏈表長(zhǎng)度為偶數(shù)，返回中間兩個(gè)節(jié)點(diǎn)中的任意一個(gè)。分析算法的時(shí)間和空間復(fù)雜度，并討論如何在一次遍歷中找到中間節(jié)點(diǎn)。2、（本題5分）有一個(gè)包含多個(gè)單詞的字符串，設(shè)計(jì)算法將其中的單詞逆序排列。例如，字符串"helloworldhowareyou"。分析使用棧和原地交換的方法，比較它們的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，并討論在處理長(zhǎng)字符串時(shí)的性能。3、（本題5分）對(duì)桶排序算法進(jìn)行詳細(xì)的性能評(píng)估。解釋其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度的計(jì)算方法，研究桶的數(shù)量和大小對(duì)排序效果的影響，以及桶排序的適用范圍。4、（本題5分）有一個(gè)文件系統(tǒng)，其中包含文件夾和文件，每個(gè)文件夾可以包含子文件夾和文件。設(shè)計(jì)一個(gè)算法遍歷整個(gè)文件系統(tǒng)，并計(jì)算文件的總大小。分析算法在文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜時(shí)的時(shí)間和空間復(fù)雜度。5、（本題5分）考慮一個(gè)鏈表，設(shè)計(jì)一個(gè)算法判斷其中是否存在環(huán)，如果存在，找出環(huán)的長(zhǎng)度。分析算法的時(shí)間和空間復(fù)雜度，并探討在