2025年大學(xué)人工智能數(shù)據(jù)工程（算法優(yōu)化）秋季學(xué)期期末測(cè)試卷

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______一、選擇題（總共10題，每題3分，每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案填在括號(hào)內(nèi)）1.以下哪種算法優(yōu)化技術(shù)主要用于減少算法的時(shí)間復(fù)雜度？（）A.空間換時(shí)間策略B.貪心算法C.動(dòng)態(tài)規(guī)劃D.分治算法2.在人工智能算法優(yōu)化中，關(guān)于啟發(fā)式搜索算法，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.啟發(fā)式搜索算法利用啟發(fā)函數(shù)來(lái)引導(dǎo)搜索方向B.A算法是一種典型的啟發(fā)式搜索算法C.啟發(fā)式搜索算法一定能找到最優(yōu)解D.啟發(fā)函數(shù)的設(shè)計(jì)對(duì)搜索效率有重要影響3.對(duì)于遺傳算法中的變異操作，以下理解正確的是（）A.變異操作會(huì)破壞種群的優(yōu)良特性B.變異概率通常設(shè)置得較高C.變異操作是為了引入新的基因，增加種群的多樣性D.變異操作只對(duì)個(gè)體的部分基因進(jìn)行改變4.當(dāng)對(duì)一個(gè)復(fù)雜算法進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，首先要進(jìn)行的步驟是（）A.選擇優(yōu)化算法B.分析算法性能瓶頸C.實(shí)施優(yōu)化措施D.評(píng)估優(yōu)化效果5.關(guān)于梯度下降算法，以下不正確的是（）A.梯度下降算法用于求解函數(shù)的最小值B.梯度方向是函數(shù)值上升最快的方向C.步長(zhǎng)的選擇對(duì)梯度下降算法的收斂速度有影響D.梯度下降算法可以用于優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的參數(shù)6.在算法優(yōu)化中，剪枝策略通常用于（）A.減少搜索空間B.提高算法的準(zhǔn)確性C.增加算法的時(shí)間復(fù)雜度D.優(yōu)化算法的空間復(fù)雜度7.以下哪種優(yōu)化技術(shù)適用于解決具有重疊子問(wèn)題的算法？（）A.回溯法B.貪心算法C.動(dòng)態(tài)規(guī)劃D.分支限界法8.對(duì)于一個(gè)算法的優(yōu)化，從時(shí)間復(fù)雜度角度看，優(yōu)化后的算法時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)，原算法時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，則優(yōu)化效果為（）A.時(shí)間效率提高，具體提高倍數(shù)與n有關(guān)B.時(shí)間效率降低C.時(shí)間效率不變D.時(shí)間效率提高，提高了n倍9.模擬退火算法中，溫度參數(shù)T的作用是（）A.控制搜索的范圍B.決定算法是否收斂C.影響搜索的隨機(jī)性D.調(diào)整算法的時(shí)間復(fù)雜度10.在優(yōu)化算法時(shí)，對(duì)算法的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，其目的不包括（）A.減少算法執(zhí)行時(shí)間B.提高算法的準(zhǔn)確性C.降低算法的空間復(fù)雜度D.使算法更易于理解二、多項(xiàng)選擇題（總共5題，每題4分，每題有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確答案，請(qǐng)將正確答案填在括號(hào)內(nèi)，少選、多選、錯(cuò)選均不得分）1.以下屬于算法優(yōu)化中空間優(yōu)化技術(shù)的有（）A.采用更緊湊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)B.減少不必要的中間變量C.對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮存儲(chǔ)D.優(yōu)化算法的遞歸調(diào)用方式2.關(guān)于貪心算法和動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，以下說(shuō)法正確的是（）A.貪心算法每次都選擇當(dāng)前最優(yōu)解B.動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法通過(guò)求解子問(wèn)題來(lái)得到全局最優(yōu)解C.貪心算法一定能得到最優(yōu)解D.動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法適用于所有具有最優(yōu)子結(jié)構(gòu)性質(zhì)的問(wèn)題3.在優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法時(shí)，常用的優(yōu)化技術(shù)包括（）A.隨機(jī)梯度下降B.Adagrad算法C.動(dòng)量法D.正則化4.對(duì)于算法優(yōu)化中的局部搜索算法，下列描述正確的是（）A.局部搜索算法從一個(gè)初始解開(kāi)始B.它只在當(dāng)前解的鄰域內(nèi)搜索更好的解C.容易陷入局部最優(yōu)解D.爬山法是一種典型的局部搜索算法5.算法優(yōu)化中，關(guān)于算法的漸近時(shí)間復(fù)雜度，以下說(shuō)法正確的是（）A.反映了算法在輸入規(guī)模趨于無(wú)窮大時(shí)的時(shí)間增長(zhǎng)趨勢(shì)B.常用的漸近時(shí)間復(fù)雜度有O(1)、O(n)、O(n^2)等C.漸近時(shí)間復(fù)雜度相同的算法，實(shí)際運(yùn)行效率也相同D.它是衡量算法時(shí)間效率的重要指標(biāo)三、判斷題（總共10題，每題2分，請(qǐng)判斷對(duì)錯(cuò)，對(duì)的打“√”，錯(cuò)的打“×”）1.算法優(yōu)化的目標(biāo)就是使算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。（）2.貪心算法在解決某些問(wèn)題時(shí)可能無(wú)法得到全局最優(yōu)解。（）3.動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法中的備忘錄方法是一種自底向上的求解方式。（）4.優(yōu)化算法時(shí)，提高算法的空間復(fù)雜度也可能間接提高算法的時(shí)間效率。（）5.遺傳算法中的交叉操作是對(duì)個(gè)體的全部基因進(jìn)行交換。（）6.在算法優(yōu)化中，減少算法的時(shí)間復(fù)雜度必然會(huì)增加算法的空間復(fù)雜度。（）7.模擬退火算法在溫度較高時(shí)，搜索更傾向于全局搜索。（）8.對(duì)于一個(gè)算法，其最壞時(shí)間復(fù)雜度一定大于等于平均時(shí)間復(fù)雜度。（）9.剪枝策略只能應(yīng)用于搜索算法中。（）10.梯度下降算法中，步長(zhǎng)越大，算法收斂速度越快。（）四、簡(jiǎn)答題（總共3題，每題10分）1.簡(jiǎn)述貪心算法與動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的區(qū)別與聯(lián)系。2.說(shuō)明在算法優(yōu)化中，如何使用空間換時(shí)間策略，并舉例說(shuō)明。3.闡述模擬退火算法的基本原理及應(yīng)用場(chǎng)景。五、綜合題（總共2題，每題15分）1.已知一個(gè)算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^3)，空間復(fù)雜度為O(n^2)。現(xiàn)在需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，要求將時(shí)間復(fù)雜度降低到O(n^2)，空間復(fù)雜度保持不變。請(qǐng)描述你的優(yōu)化思路和具體步驟。```2.假設(shè)你正在優(yōu)化一個(gè)求解旅行商問(wèn)題（TSP）的算法。TSP問(wèn)題是給定一系列城市和每對(duì)城市之間的距離，求訪問(wèn)每一個(gè)城市一次并回到起始城市的最短路徑。請(qǐng)說(shuō)明你將采用的優(yōu)化策略，以及如何評(píng)估優(yōu)化后的算法性能。```答案一、選擇題1-5：A、C、C、B、B6-10：A、C、A、C、D二、多項(xiàng)選擇題1.ABC2.AB3.ABCD4.ABCD5.ABD三、判斷題1-5：×、√、×、√、×6-10：×、√、√、×、×四、簡(jiǎn)答題1.區(qū)別：貪心算法每次都選擇當(dāng)前最優(yōu)解，不考慮整體最優(yōu)，可能得不到全局最優(yōu)解；動(dòng)態(tài)規(guī)劃通過(guò)求解子問(wèn)題得到全局最優(yōu)解，會(huì)記錄子問(wèn)題的解。聯(lián)系：都利用了問(wèn)題的最優(yōu)子結(jié)構(gòu)性質(zhì)。2.空間換時(shí)間策略是用增加空間復(fù)雜度的方式來(lái)減少時(shí)間復(fù)雜度。例如，在排序算法中，使用哈希表來(lái)記錄元素是否出現(xiàn)過(guò)，這樣可以減少比較次數(shù)，從而提高排序效率。3.模擬退火算法基本原理：從一個(gè)初始解開(kāi)始，在解空間中搜索，根據(jù)一定概率接受較差解，隨著時(shí)間推移，接受較差解的概率逐漸降低，最終收斂到最優(yōu)解。應(yīng)用場(chǎng)景：適用于求解復(fù)雜的組合優(yōu)化問(wèn)題，如TSP問(wèn)題等。五、綜合題1.優(yōu)化思路：分析原算法中導(dǎo)致時(shí)間復(fù)雜度為O(n^3)的部分，可能存在大量的重復(fù)計(jì)算。具體步驟：采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，記錄中間結(jié)果，避免重復(fù)計(jì)算。例如，如果原算法中有三層嵌套循環(huán)，可以通過(guò)動(dòng)態(tài)規(guī)劃將其中一層循環(huán)的計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)起來(lái)，下次遇到相同情況直接使用，從而將時(shí)間復(fù)雜度降低到O(n^