裝訂線裝訂線PAGE2第1頁，共3頁上海師范大學《計算物理與程序設計》2025-2026學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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、對于一個復雜的優(yōu)化問題，比如在有限的資源條件下安排多個項目的執(zhí)行順序以最大化總收益。如果問題的規(guī)模較大且約束條件復雜，以下哪種求解方法可能是最可行的？（）A.暴力搜索所有可能的排列，計算每個排列的收益B.模擬退火算法，通過模擬物理退火過程在解空間中進行搜索，避免陷入局部最優(yōu)解C.遺傳算法，模擬生物進化過程，通過交叉、變異和選擇操作來尋找最優(yōu)解，能夠有效地處理大規(guī)模、復雜的優(yōu)化問題，在有限的資源和復雜的約束條件下找到近似最優(yōu)的項目執(zhí)行順序，實現(xiàn)總收益的最大化D.不進行任何優(yōu)化，隨機安排項目順序2、在計算思維中，錯誤處理和容錯機制是重要的考慮因素。對于一個在線投票系統(tǒng)，以下哪種錯誤處理方式不太恰當（）A.對重復投票進行檢測和拒絕B.當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，保存當前投票數(shù)據(jù)C.忽略所有錯誤，繼續(xù)進行投票D.提供錯誤提示信息，引導用戶正確操作3、關于計算思維中的密碼學（Cryptography）基礎，以下說法不正確的是：（）A.密碼學用于保護信息的機密性、完整性和可用性B.常見的密碼算法有對稱加密算法、非對稱加密算法和哈希函數(shù)等C.密碼學的安全性基于數(shù)學難題和計算復雜性理論D.密碼學只用于軍事和國家安全領域，在日常生活中沒有應用4、在計算思維中，系統(tǒng)設計是一個重要的環(huán)節(jié)。以下關于系統(tǒng)設計的描述中，錯誤的是？（）A.系統(tǒng)設計包括需求分析、體系結構設計、模塊設計等步驟，需要綜合考慮功能、性能、可靠性等方面的要求B.系統(tǒng)設計需要選擇合適的技術和工具，如編程語言、數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)等C.系統(tǒng)設計需要考慮系統(tǒng)的可擴展性、可維護性和可移植性，以便系統(tǒng)能夠適應不斷變化的需求D.系統(tǒng)設計只需要考慮系統(tǒng)的功能需求，其他方面的需求可以忽略不計5、對于一個需要處理自然語言文本的情感分析任務，例如判斷一篇評論是積極還是消極的。在選擇模型和特征時，以下哪種方法可能是最能提高分析準確性的？（）A.僅使用詞袋模型，不考慮詞序和語法B.結合詞向量和深度學習模型，如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡或循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡，能夠捕捉文本中的語義和上下文信息，更好地理解文本的情感傾向，顯著提高情感分析的準確性和可靠性C.不使用任何模型和特征，依靠人工判斷D.只考慮文本中的關鍵詞，忽略其他信息6、在計算思維中的邏輯推理方面，以下對于命題邏輯和謂詞邏輯的表達能力和應用范圍的比較，哪一種描述是全面的？（）A.命題邏輯處理簡單的命題及其關系，表達能力有限；謂詞邏輯引入了變量和量詞，能夠更精確地描述對象之間的關系和屬性，具有更強的表達能力。命題邏輯常用于簡單的邏輯判斷，謂詞邏輯則在數(shù)學證明、人工智能和數(shù)據(jù)庫等領域有廣泛應用B.命題邏輯和謂詞邏輯在功能和應用上完全相同，可以相互替換使用C.謂詞邏輯過于復雜，在實際應用中很少使用，通常使用命題邏輯就足夠了D.命題邏輯和謂詞邏輯都已經(jīng)被新的邏輯體系所取代，不再具有實用價值7、在一個機器學習模型的訓練過程中，出現(xiàn)了過擬合的現(xiàn)象，即模型在訓練數(shù)據(jù)上表現(xiàn)很好，但在新的數(shù)據(jù)上表現(xiàn)不佳。以下哪種方法可能是最有效地解決過擬合問題？（）A.增加訓練數(shù)據(jù)的數(shù)量和多樣性，引入正則化項，如L1和L2正則化，或者使用隨機森林等集成學習方法，能夠有效地減少模型的復雜度，提高其泛化能力，避免過擬合現(xiàn)象，使模型在新的數(shù)據(jù)上也能保持較好的預測性能B.繼續(xù)使用相同的數(shù)據(jù)和模型，不做任何改變C.減少模型的參數(shù)數(shù)量，降低模型的復雜度D.不處理過擬合問題，直接使用模型8、在當今數(shù)字化時代，計算思維對于解決復雜問題和推動創(chuàng)新具有關鍵作用。假設您正在開發(fā)一個智能交通管理系統(tǒng)，需要考慮實時收集車輛信息、優(yōu)化交通流量以及應對突發(fā)狀況。在這個過程中，以下哪種計算思維方法能夠最有效地幫助您設計出高效可靠的解決方案？（）A.分解問題，將整個系統(tǒng)分解為多個獨立的子模塊，如車輛檢測、路線規(guī)劃和應急響應，分別進行優(yōu)化B.模式識別，通過分析歷史交通數(shù)據(jù)，找出常見的交通模式和規(guī)律，以此為基礎進行系統(tǒng)設計C.抽象化，忽略系統(tǒng)中的具體細節(jié)，專注于構建通用的交通模型和算法，以適應不同的場景D.算法設計，為每個具體的交通管理任務設計復雜的、高精度的算法，而不考慮其執(zhí)行效率9、在計算思維的代碼優(yōu)化（CodeOptimization）實踐中，以下描述不正確的是：（）A.代碼優(yōu)化可以從算法改進、代碼重構、編譯器優(yōu)化等多個層面進行B.優(yōu)化代碼時需要注意不要引入新的錯誤或降低代碼的可讀性C.只有在程序運行速度明顯緩慢或占用大量資源時才需要進行代碼優(yōu)化D.代碼優(yōu)化是一個持續(xù)的過程，即使程序已經(jīng)能夠正常運行10、關于計算思維中的數(shù)據(jù)可視化，以下對于其作用和應用領域的解釋，哪一種是準確的？（）A.數(shù)據(jù)可視化只是為了讓數(shù)據(jù)看起來更漂亮，沒有實際的作用B.數(shù)據(jù)可視化通過將數(shù)據(jù)以圖形、圖表等直觀的形式展示，幫助人們更快速、更清晰地理解和分析數(shù)據(jù)。其作用包括發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的模式、趨勢、異常值，便于做出決策和溝通交流。數(shù)據(jù)可視化廣泛應用于數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計學、商業(yè)智能、科學研究、新聞報道等領域，能夠將復雜的數(shù)據(jù)轉化為易于理解的信息，提高數(shù)據(jù)的價值和影響力C.數(shù)據(jù)可視化技術簡單，效果有限，在重要的數(shù)據(jù)分析中作用不大D.數(shù)據(jù)可視化只適用于展示大規(guī)模的數(shù)據(jù)，對于小規(guī)模數(shù)據(jù)沒有必要11、對于一個需要實時處理音頻信號的應用，比如語音識別或者音頻特效處理。在算法效率和實時性方面，以下哪種技術可能是最為關鍵的？（）A.使用復雜但效率低下的算法，導致延遲B.采用數(shù)字信號處理（DSP）技術，對音頻信號進行快速的濾波、變換和分析，能夠在實時環(huán)境中高效地處理音頻數(shù)據(jù)，滿足語音識別和音頻特效處理等應用對算法效率和實時性的嚴格要求C.不進行任何音頻處理，直接傳輸原始音頻D.隨機選擇音頻處理技術，不考慮其性能12、對于計算思維中的計算復雜性理論，在判斷問題的可解性和求解難度方面，以下哪一個觀點是最有價值的？（）A.計算復雜性理論研究問題的計算資源需求（如時間、空間）與問題規(guī)模之間的關系。通過分類問題為P類、NP類等，可以確定問題是否存在高效的算法，以及在何種條件下可以近似求解。這對于評估算法的優(yōu)劣、選擇合適的解題策略以及理解計算的本質具有重要意義B.計算復雜性理論過于抽象和理論化，對實際的計算問題解決沒有實際的指導作用C.計算復雜性理論只關注最壞情況下的計算復雜度，忽略了平均情況和最好情況下的性能，因此不夠全面D.計算復雜性理論可以準確預測任何問題的求解時間和所需資源，為計算問題提供精確的解決方案13、計算思維要求對問題的可行性進行評估。假如要開發(fā)一個能夠實時翻譯全球所有語言的軟件，以下哪個方面的考慮最能說明這個項目目前不可行（）A.技術上無法實現(xiàn)對所有語言的準確翻譯B.沒有足夠的開發(fā)人員C.市場需求不明確D.資金投入過大14、在計算機系統(tǒng)中，緩存的作用是提高數(shù)據(jù)的訪問速度。以下關于緩存的描述，哪一項是錯誤的？（）A.緩存越大，性能越好B.緩存的數(shù)據(jù)是主存數(shù)據(jù)的副本C.緩存需要采用合適的替換策略D.以上都不對15、在計算思維的邏輯推理方面，關于形式邏輯和數(shù)理邏輯在解決計算問題中的作用，以下哪種說法是最合理的？（）A.形式邏輯和數(shù)理邏輯為計算問題的解決提供了嚴謹?shù)耐评砜蚣芎头椒?。形式邏輯幫助我們構建清晰的論證結構，判斷命題的真假和推理的有效性；數(shù)理邏輯則通過符號化和數(shù)學化的方式，更精確地描述和處理邏輯關系，為算法設計和程序正確性證明提供基礎B.形式邏輯在計算思維中已經(jīng)過時，數(shù)理邏輯是解決所有計算問題的唯一有效工具C.形式邏輯和數(shù)理邏輯對于計算問題的解決作用有限，實際中更多依靠直覺和經(jīng)驗D.形式邏輯和數(shù)理邏輯在計算思維中的應用非常簡單，無需深入學習和理解就能輕松運用16、對于計算中的并行計算模型，以下關于共享內(nèi)存模型和分布式內(nèi)存模型的架構特點、通信方式和性能影響因素的描述，哪一項是正確的？（）A.共享內(nèi)存模型中多個處理器共享同一塊內(nèi)存，通信通過內(nèi)存訪問實現(xiàn)，容易出現(xiàn)內(nèi)存競爭和同步問題；分布式內(nèi)存模型中每個處理器有自己的本地內(nèi)存，通信通過消息傳遞實現(xiàn)，通信開銷較大。處理器數(shù)量、數(shù)據(jù)分布和任務劃分等因素都會影響并行性能B.共享內(nèi)存模型和分布式內(nèi)存模型在性能上沒有差異，可以根據(jù)喜好選擇使用C.分布式內(nèi)存模型比共享內(nèi)存模型更先進，應該優(yōu)先使用分布式內(nèi)存模型D.并行計算模型只適用于超級計算機，對于普通多核計算機不適用17、在進行算法復雜度分析時，計算思維要求我們準確評估算法的時間和空間需求。對于一個具有嵌套循環(huán)的算法，以下哪種分析方法更能準確估計其復雜度？（）A.只考慮最外層循環(huán)的迭代次數(shù)B.分別計算每個循環(huán)的迭代次數(shù)，然后簡單相加C.通過數(shù)學推導，計算總的操作次數(shù)與輸入規(guī)模之間的關系D.不進行分析，直接運行算法并觀察實際運行時間18、對于計算中的排序算法，以下關于冒泡排序、快速排序和歸并排序的時間復雜度、空間復雜度和穩(wěn)定性的分析，哪一項是恰當?shù)?？（）A.冒泡排序的時間復雜度為O(n^2)，空間復雜度為O(1)，是穩(wěn)定排序；快速排序的平均時間復雜度為O(nlogn)，最壞情況為O(n^2)，空間復雜度為O(logn)，通常不穩(wěn)定；歸并排序的時間復雜度為O(nlogn)，空間復雜度為O(n)，是穩(wěn)定排序。在實際應用中，應根據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)模和特點選擇合適的排序算法B.排序算法的時間復雜度和空間復雜度不重要，只要能得到正確的排序結果就行C.快速排序是最好的排序算法，應該在所有情況下都使用快速排序D.排序算法的穩(wěn)定性對于排序結果沒有影響，不需要考慮19、在進行機器人控制和自動化的任務中，例如工業(yè)機器人的操作、服務機器人的導航、無人機的飛行控制等，需要實現(xiàn)精確的運動控制和智能決策。在這個領域，以下哪種計算思維的方法和技術能夠確保機器人的高效運行和安全性？（）A.運動規(guī)劃與軌跡生成B.傳感器數(shù)據(jù)融合與處理C.控制算法的設計與優(yōu)化D.以上都是20、對于一個需要實時監(jiān)測和分析網(wǎng)絡流量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，以便及時發(fā)現(xiàn)異常和潛在的安全威脅。在數(shù)據(jù)處理和分析方面，以下哪種方法可能是最有效的？（）A.手動檢查每個數(shù)據(jù)包，效率低下且容易出錯B.基于規(guī)則的過濾和匹配，設定固定的規(guī)則來判斷異常C.運用數(shù)據(jù)挖掘和機器學習算法，如聚類分析和異常檢測算法，能夠自動從海量的網(wǎng)絡流量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)潛在的模式和異常，實現(xiàn)實時、準確的監(jiān)測和分析，及時發(fā)現(xiàn)并預警潛在的安全威脅D.忽略流量數(shù)據(jù)，不進行任何監(jiān)測和分析21、關于計算思維中的回溯法（Backtracking），以下說法不準確的是：（）A.回溯法通過嘗試不同的選擇，如果當前選擇導致無解則回溯并嘗試其他選擇B.它常用于解決組合優(yōu)化、搜索等問題，如八皇后問題、背包問題等C.回溯法需要設計合理的剪枝策略來減少不必要的搜索，提高效率D.回溯法總是能夠找到問題的所有解，不會遺漏任何可能的情況22、在計算中的分治法，以下對于其基本思想、典型應用（如歸并排序和快速傅里葉變換）和優(yōu)點的描述，哪一種是正確的？（）A.分治法將一個復雜問題分解為若干個規(guī)模較小、相互獨立且與原問題相同類型的子問題，分別求解子問題，然后將子問題的解合并得到原問題的解。歸并排序和快速傅里葉變換是分治法的典型應用。分治法的優(yōu)點包括降低問題的復雜性、提高算法的效率和可并行性B.分治法只適用于一些特定的數(shù)學問題，對于實際的應用問題很少使用C.分治法的實現(xiàn)非常復雜，需要很高的編程技巧，不適合初學者使用D.分治法的效率總是低于直接求解問題的方法，因此不應該使用分治法23、對于計算中的云計算概念，以下關于IaaS、PaaS和SaaS的描述，不正確的是哪一項？（）A.IaaS（基礎設施即服務）提供服務器、存儲和網(wǎng)絡等基礎設施資源B.PaaS（平臺即服務）提供平臺環(huán)境，如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和中間件C.SaaS（軟件即服務）提供完整的應用程序，用戶可以直接使用D.企業(yè)在選擇云計算服務模式時，只能選擇其中一種，不能根據(jù)需求組合使用24、在計算思維的框架下，以下哪種軟件開發(fā)方法更注重迭代和用戶反饋？（）A.瀑布模型B.敏捷開發(fā)C.螺旋模型D.原型模型25、關于計算中的軟件工程方法，以下關于敏捷開發(fā)和瀑布模型的比較，不正確的是哪一項？（）A.敏捷開發(fā)強調(diào)快速迭代、用戶反饋和團隊協(xié)作，能夠適應需求的變化B.瀑布模型則按照線性順序依次進行需求分析、設計、編碼、測試和維護等階段C.敏捷開發(fā)適用于需求不確定、變化頻繁的項目；瀑布模型適用于需求明確、穩(wěn)定的項目D.敏捷開發(fā)完全摒棄了文檔的重要性，而瀑布模型則非常注重文檔的完整性和規(guī)范性二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在計算思維中，數(shù)據(jù)的表示和存儲方式直接影響數(shù)據(jù)的處理效率。請論述常見的數(shù)據(jù)表示方法（如二進制、十進制、字符編碼等），以及不同存儲方式（順序存儲、鏈式存儲、索引存儲等）的特點和應用場景。2、（本題5分）解釋計算思維中的抽象代數(shù)中的群論和環(huán)論，分析在密碼學和編碼理論中的應用。3、（本題5分）在計算思維中，模式識別是發(fā)現(xiàn)和利用數(shù)據(jù)中的規(guī)律和模式的能力。請論述模式識別的方法和技術，以及如何將模式識別應用于圖像識別、數(shù)據(jù)分析等領域。4、（本題5分）論述計算思維中的“分解”方法，即在面對一個大型復雜問題時，如何將其分解為若干個較小且易于管理的子問題，并闡述分解的原則和技巧。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）對于一個股票交易系統(tǒng)，需要實時處理大量交易數(shù)據(jù)、分析市場趨勢、執(zhí)行交易策略并確保交易安全。請?zhí)接懭绾芜\用計算思維來構建穩(wěn)定高效的交易平臺。