算法设计与分析复习题目及答案

分治法1、二分搜索算法是利用（分治策略）实现的算法。9.实现循环赛日程表利用的算法是（分治策略）27、Strassen矩阵乘法是利用（分治策略）实现的算法。34．实现合并排序利用的算法是（分治策略）。实现大整数的乘法是利用的算法（分治策略）。17．实现棋盘覆盖算法利用的算法是（分治法）。29、使用分治法求解不需要满足的条件是（子问题必须是一样的）。不可以使用分治法求解的是（0/1背包问题）。动态规划下列不是动态规划算法基本步骤的是（构造最优解）下列是动态规划算法基本要素的是（子问题重叠性质）。下列算法中通常以自底向上的方式求解最优解的是（动态规划法）备忘录方法是那种算法的变形。（动态规划法）最长公共子序列算法利用的算法是（动态规划法）。矩阵连乘问题的算法可由（动态规划算法B）设计实现。实现最大子段和利用的算法是（动态规划法）。贪心算法能解决的问题：单源最短路径问题，最小花费生成树问题，背包问题，活动安排问题，不能解决的问题：N皇后问题，0/1背包问题是贪心算法的基本要素的是（贪心选择性质和最优子结构性质）。回溯法回溯法解旅行售货员问题时的解空间树是（排列树）。剪枝函数是回溯法中为避免无效搜索采取的策略回溯法的效率不依赖于下列哪些因素（确定解空间的时间）分支限界法最大效益优先是（分支界限法）的一搜索方式。分支限界法解最大团问题时，活结点表的组织形式是（最大堆）。分支限界法解旅行售货员问题时，活结点表的组织形式是（最小堆）优先队列式分支限界法选取扩展结点的原则是（结点的优先级）在对问题的解空间树进行搜索的方法中,一个活结点最多有一次机会成为活结点的是(分支限界法).从活结点表中选择下一个扩展结点的不同方式将导致不同的分支限界法,以下除(栈式分支限界法)之外都是最常见的方式.（1）队列式(FIFO)分支限界法：按照队列先进先出（FIFO）原则选取下一个节点为扩展节点。（2）优先队列式分支限界法：按照优先队列中规定的优先级选取优先级最高的节点成为当前扩展节点。（最优子结构性质）是贪心算法与动态规划算法的共同点。贪心算法与动态规划算法的主要区别是（贪心选择性质）。回溯算法和分支限界法的问题的解空间树不会是(无序树).14．哈弗曼编码的贪心算法所需的计算时间为（B）。A、O（n2n）B、O（nlogn）C、O（2n）D、O（n）21、下面关于NP问题说法正确的是（B）ANP问题都是不可能解决的问题BP类问题包含在NP类问题中CNP完全问题是P类问题的子集DNP类问题包含在P类问题中40、背包问题的贪心算法所需的计算时间为（B）A、O（n2n）B、O（nlogn）C、O（2n）D、O（n）42．0-1背包问题的回溯算法所需的计算时间为（A）A、O（n2n）B、O（nlogn）C、O（2n）D、O（n）.47.背包问题的贪心算法所需的计算时间为（B）。A、O（n2n）B、O（nlogn）C、O（2n）D、O（n）53．采用贪心算法的最优装载问题的主要计算量在于将集装箱依其重量从小到大排序，故算法的时间复杂度为(B)。A、O（n2n）B、O（nlogn）C、O（2n）D、O（n）56、算法是由若干条指令组成的有穷序列，而且满足以下性质（D）（1）输入：有0个或多个输入（2）输出：至少有一个输出（3）确定性：指令清晰，无歧义（4）有限性：指令执行次数有限，而且执行时间有限A(1)(2)(3)B(1)(2)(4)C(1)(3)(4)D(1)(2)(3)(4)57、函数32n+10nlogn的渐进表达式是(B).A.2nB.32nC.nlognD.10nlogn59、用动态规划算法解决最大字段和问题，其时间复杂性为(B).A.lognB.nC.n2D.nlogn61、设f(N),g(N)是定义在正数集上的正函数,如果存在正的常数C和自然数N0,使得当N≥N0时有f(N)≤Cg(N),则称函数f(N)当N充分大时有下界g(N),记作f(N)∈○(g(N)),即f(N)的阶(A)g(N)的阶.A.不高于B.不低于C.等价于D.逼近二、填空题2、程序是算法用某种程序设计语言的具体实现。3、算法的“确定性”指的是组成算法的每条指令是清晰的，无歧义的。6、算法是指解决问题的一种方法或一个过程。7、从分治法的一般设计模式可以看出，用它设计出的程序一般是递归算法。11、计算一个算法时间复杂度通常可以计算循环次数、基本操作的频率或计算步。14、解决0/1背包问题可以使用动态规划、回溯法和分支限界法，其中不需要排序的是动态规划，需要排序的是回溯法，分支限界法。15、使用回溯法进行状态空间树裁剪分支时一般有两个标准：约束条件和目标函数的界，N皇后问题和0/1背包问题正好是两种不同的类型，其中同时使用约束条件和目标函数的界进行裁剪的是0/1背包问题，只使用约束条件进行裁剪的是N皇后问题。30.回溯法是一种既带有系统性又带有跳跃性的搜索算法。33．回溯法搜索解空间树时，常用的两种剪枝函数为约束函数和限界函数。34.任何可用计算机求解的问题所需的时间都与其规模有关。35.快速排序算法的性能取决于划分的对称性。36.Prim算法利用贪心策略求解最小生成树问题，其时间复杂度是O(n2)。37.图的m着色问题可用回溯法求解，其解空间树中叶子结点个数是mn，解空间树中每个内结点的孩子数是m。4.若序列X={B,C,A,D,B,C,D}，Y={A,C,B,A,B,D,C,D}，请给出序列X和Y的一个最长公共子序列{BABCD}或{CABCD}或{CADCD｝。5.用回溯法解问题时，应明确定义问题的解空间，问题的解空间至少应包含一个（最优）解8.0-1背包问题的回溯算法所需的计算时间为__o(n*2n)__,用动态规划算法所需的计算时间为___o(min{nc,2n}_。二、综合题（50分）1.写出设计动态规划算法的主要步骤。①问题具有最优子结构性质；②构造最优值的递归关系表达式；3最优值的算法描述；④构造最优解；2.流水作业调度问题的johnson算法的思想。①令N1={i|aibi}，N2={i|ai=bi}；②将N1中作业按ai的非减序排序得到N1’，将N2中作业按bi的非增序排序得到N2’；③N1’中作业接N2’中作业就构成了满足Johnson法则的最优调度。3.若n=4，在机器M1和M2上加工作业i所需的时间分别为ai和bi，且(a1,a2,a3,a4)=(4,5,12,10)，(b1,b2,b3,b4)=(8,2,15,9)求4个作业的最优调度方案，并计算最优值。步骤为：N1={1，3}，N2={2，4}；N1’={1，3}，N2’={4，2}；最优值为：384.使用回溯法解0/1背包问题：n=3，C=9，V={6,10,3}，W={3,4,4},其解空间有长度为3的0-1向量组成，要求用一棵完全二叉树表示其解空间（从根出发，左1右0），并画出其解空间树，计算其最优值及最优解。解空间为{(0,0,0),(0,1,0),(0,0,1),(1,0,0),(0,1,1),(1,0,1),(1,1,0),(1,1,1)}。解空间树为：该问题的最优值为：16最优解为：（1，1，0）5.设S=｛X1，X2，···，Xn｝是严格递增的有序集，利用二叉树的结点来存储S中的元素，在表示S的二叉搜索树中搜索一个元素X，返回的结果有两种情形，（1）在二叉搜索树的内结点中找到X=Xi，其概率为bi。（2）在二叉搜索树的叶结点中ABCFEDGKJIHONML11100001011010确定X∈（Xi，Xi+1），其概率为ai。在表示S的二叉搜索树T中，设存储元素Xi的结点深度为Ci；叶结点（Xi，Xi+1）的结点深度为di，则二叉搜索树T的平均路长p为多少？假设二叉搜索树T[i][j]=｛Xi，Xi+1，···，Xj｝最优值为m[i][j]，W[i][j]=ai-1+bi+···+bj+aj，则m[i][j](1=i=j=n)递归关系表达式为什么？二叉树T的平均路长P=ni1Ci)(1*bi+nj0dj*ajm[i][j]=0(ij)6.描述0-1背包问题。已知一个背包的容量为C，有n件物品，物品i的重量为Wi，价值为Vi，求应如何选择装入背包中的物品，使得装入背包中物品的总价值最大。三、简答题（30分）1.流水作业调度中，已知有n个作业，机器M1和M2上加工作业i所需的时间分别为ai和bi，请写出流水作业调度问题的johnson法则中对ai和bi的排序算法。（函数名可写为sort(s,n)）2.最优二叉搜索树问题的动态规划算法（设函数名binarysearchtree)）1.voidsort(flowjopes[],intn){inti,k,j,l;for(i=1;i=n-1;i++)//-----选择排序{k=i;while(k=n&&s[k].tag!=0)k++;if(kn)break;//-----没有ai，跳出else{for(j=k+1;j=n;j++)if(s[j].tag==0)if(s[k].as[j].a)k=j;swap(s[i].index,s[k].index);swap(s[i].tag,s[k].tag);}}l=i;//-----记下当前第一个bi的下标for(i=l;i=n-1;i++){k=i;for(j=k+1;j=n;j++)if(s[k].bs[j].b)k=j;swap(s[i].index,s[k].index);//-----只移动index和tagswap(s[i].tag,s[k].tag);}m[i][j]=W[i][j]+min{m[i][k]+m[k+1][j]}(1=i=j=n,m[i][i-1]=0)}2.voidbinarysearchtree(inta[],intb[],intn,int**m,int**s,int**w){inti,j,k,t,l;for(i=1;i=n+1;i++){w[i][i-1]=a[i-1];m[i][i-1]=0;}for(l=0;l=n-1;l++)//----l是下标j-i的差for(i=1;i=n-l;i++){j=i+l;w[i][j]=w[i][j-1]+a[j]+b[j];m[i][j]=m[i][i-1]+m[i+1][j]+w[i][j];s[i][j]=i;for(k=i+1;k=j;k++){t=m[i][k-1]+m[k+1][j]+w[i][j];if(tm[i][j]){m[i][j]=t;s[i][j]=k;}}}}一、填空题（本题15分，每小题1分）1、算法就是一组有穷的规则，它们规定了解决某一特定类型问题的一系列运算2、在进行问题的计算复杂性分析之前，首先必须建立求解问题所用的计算模型。3个基本计算模型是随机存取机RAM、随机存取存储程序机RASP、图灵机。3、算法的复杂性是算法效率的度量，是评价算法优劣的重要依据。4、计算机的资源最重要的是时间和空间资源5、f(n)=6×2n+n2，f(n)的渐进性态f(n)=O(2^n)6、贪心算法总是做出在当前看来最好的选择。也就是说贪心算法并不从整体最优考虑，它所做出的选择只是在某种意义上的局部最优结构二、简答题（本题25分，每小题5分）1、简单描述分治法的基本思想。2、简述动态规划方法所运用的最优化原理。3、何谓最优子结构性质？4、简单描述回溯法基本思想。5、何谓P、NP、NPC问题三、算法填空（本题20分，每小题5分）1、n后问题回溯算法(1)用二维数组A[N][N]存储皇后位置,若第i行第j列放有皇后,则A[i][j]为非0值,否则值为0。(2)分别用一维数组M[N]、L[2*N-1]、R[2*N-1]表示竖列、左斜线、右斜线是否放有棋子，有则值为1,否则值为0。for(j=0;jN;j++)if(1)/*安全检查*/{A[i][j]=i+1;/*放皇后*/2；if(i==N-1)输出结果；else3；;/*试探下一行*/4；/*去皇后*/5；;}2、