华东师范大学《算法基础》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《算法基础》2021-2022学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在字符串匹配算法中，假设要在一个长文本中查找一个特定的模式字符串。以下哪种算法在一般情况下具有较好的平均性能？（）A.暴力匹配算法B.KMP算法C.BM算法D.Rabin-Karp算法2、在一个分治算法中，将问题分解为多个子问题进行求解，然后合并子问题的解得到原问题的解。如果子问题的规模相等，且合并子问题解的时间复杂度为线性，那么该分治算法的时间复杂度通常可以通过哪种方法来分析？（）A.递归关系式B.主定理C.归纳法D.反证法3、在一个分治算法的应用中，如果子问题的规模较小到一定程度时，不再继续分解，而是直接求解。以下哪种判断子问题规模是否足够小的方法可能是最合理的？（）A.当子问题的元素数量小于某个固定值时B.当子问题的计算复杂度低于某个阈值时C.当子问题的规模与原始问题的规模比例小于一定值时D.随机决定是否继续分解子问题4、在图算法中，假设要在一个加权有向图中找到从源节点到其他所有节点的最短路径。以下哪种算法通常被用于解决这个问题？（）A.深度优先搜索算法B.广度优先搜索算法C.Dijkstra算法D.Floyd-Warshall算法5、考虑一个算法用于在一个有向无环图中计算每个顶点的入度和出度。以下哪种数据结构可能最适合存储图的信息以便高效地进行计算（）A.邻接矩阵B.邻接表C.二叉搜索树D.哈希表6、考虑一个用于查找数组中第k小元素的算法。以下哪种算法可以在平均情况下以O(n)的时间复杂度完成这个任务（）A.冒泡排序后选择B.快速排序的变体C.插入排序D.以上算法都不行7、动态规划算法通常用于求解具有最优子结构性质的问题，以下关于动态规划的描述，不准确的是：（）A.动态规划通过保存已求解子问题的结果，避免了重复计算B.动态规划的求解过程通常按照自底向上或自顶向下的方式进行C.动态规划一定能找到问题的最优解D.所有具有重叠子问题的问题都适合用动态规划求解8、在设计一个算法来合并多个已排序的链表为一个有序链表时，以下哪种方法可能具有较低的时间复杂度？（）A.依次比较每个链表的头节点，将最小的节点添加到结果链表B.将所有链表的节点放入一个数组，然后进行排序C.利用归并排序的思想逐步合并链表D.以上方法的时间复杂度取决于链表的长度9、在分治法的应用中，快速排序是一个典型的例子。假设对一个几乎有序的数组进行排序，快速排序的性能可能会受到影响。为了改进这种情况下的性能，以下哪种方法可能有效（）A.改用冒泡排序B.采用随机选择基准元素C.增加排序的趟数D.以上方法都无效10、在一个贪心算法的应用场景中，每次都做出当前看起来最优的选择，但最终得到的结果不一定是全局最优解。以下哪个问题可能适合使用贪心算法来求解？（）A.旅行商问题B.活动安排问题C.0-1背包问题D.以上问题都不适合用贪心算法11、一个字符串匹配问题，需要在一个长文本中查找给定模式字符串的所有出现位置。如果模式字符串的长度相对较短，以下哪种字符串匹配算法可能具有较高的效率？（）A.朴素的字符串匹配算法B.KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法C.BM（Boyer-Moore）算法D.Rabin-Karp算法12、当设计一个高效的算法来解决一个几何问题，例如计算一组点的凸包。以下哪种数据结构可能会被用到？（）A.栈B.队列C.二叉树D.以上数据结构都可能13、某算法需要在一个字符串集合中查找所有具有相同前缀的字符串。以下哪种数据结构或算法可以有效地支持这个操作？（）A.字典树（Trie）B.哈希表C.平衡二叉搜索树D.以上数据结构都可以14、假设要设计一个算法来解决一个NP完全问题，由于找到精确解的时间复杂度很高，通常会采用以下哪种方法？（）A.设计一个确定性的多项式时间算法B.使用近似算法找到近似解C.放弃解决，寻找其他可替代的问题D.不断尝试不同的随机算法，期望找到最优解15、一个任务调度问题，有多个任务，每个任务有不同的截止时间和完成所需的时间。要找到一种调度方案，使得尽可能多的任务能够在截止时间前完成。以下哪种算法可能适用于解决这个问题？（）A.贪心算法，按照任务截止时间的先后顺序安排B.动态规划算法，计算每个状态下的最优调度C.模拟退火算法，随机生成调度方案并逐步优化D.遗传算法，通过进化操作寻找最优调度16、在贪心算法的应用中，活动安排问题是一个典型的例子。假设我们有一系列活动，每个活动有开始时间和结束时间。以下关于活动安排问题的贪心策略描述，哪一项是不正确的？（）A.按照活动的结束时间从小到大进行排序，依次选择不与已选活动冲突的活动B.这种贪心策略能够保证选择到最多的活动，得到最优解C.贪心算法在活动安排问题中的正确性可以通过数学归纳法进行证明D.对于活动安排问题，不存在比这种贪心策略更优的算法17、在一个图像识别项目中，需要对大量的图片进行特征提取和分类。图像具有高维度和复杂的特征，并且要求算法具有较好的泛化能力和准确性。以下哪种算法或方法可能是最合适的用于图像特征提取和分类？（）A.主成分分析（PCA），用于数据降维和特征提取B.线性判别分析（LDA），寻找最优的分类投影方向C.卷积神经网络（CNN），专门为图像处理设计的深度学习模型D.独立成分分析（ICA），分离出独立的特征成分18、分治法是一种重要的算法设计策略，以下关于分治法的描述，正确的是：（）A.分治法将一个复杂问题分解成若干个相同规模的子问题，分别求解后再合并结果B.分治法的子问题相互独立，不存在重叠部分C.分治法在解决问题时，每次分解后的子问题规模必须相同D.分治法适用于可以逐步分解为相似子问题，且子问题的解可以合并为原问题解的问题19、想象一个需要在一个链表中删除所有值为特定值的节点的任务。以下哪种算法可能是最有效的？（）A.遍历链表，遇到目标值的节点就删除，需要处理删除节点时的指针调整，可能会比较复杂B.先将链表中的值复制到一个数组中，在数组中删除目标值，然后重新构建链表C.从链表头部开始，将非目标值的节点依次移动到一个新的链表中D.递归地遍历链表，删除目标值的节点，但可能会导致栈溢出20、在图的最短路径算法中，迪杰斯特拉算法（Dijkstra'sAlgorithm）是一种经典的算法。以下关于迪杰斯特拉算法的描述哪一项是不准确的？（）A.可以用于有向图和无向图的最短路径求解B.每次选择距离源点最近的未确定最短路径的顶点进行扩展C.能够处理边权值为负数的情况D.算法的时间复杂度为O(V^2)，其中V是顶点的数量21、假设正在开发一个算法来解决动态规划问题，例如计算一个给定数组中不相邻元素的最大和。需要通过分析子问题并利用其结果来构建最终的解。在这种情况下，以下哪个步骤对于设计有效的动态规划算法是至关重要的？（）A.定义状态B.确定状态转移方程C.初始化边界条件D.以上步骤都很重要22、在算法的稳定性方面，以下关于稳定排序算法的描述哪一项是不正确的？（）A.相同元素在排序前后的相对顺序保持不变B.稳定排序算法在某些情况下性能优于不稳定排序算法C.冒泡排序是一种稳定的排序算法，而快速排序是不稳定的D.算法的稳定性对于所有问题都具有重要意义23、想象一个需要对一个有序链表进行插入操作，同时保持链表的有序性。以下哪种算法可能是最有效的？（）A.从头开始遍历链表，找到合适的位置插入新节点B.使用二分查找找到插入位置，然后插入新节点C.在链表尾部插入新节点，然后进行排序D.先将链表转换为数组，插入后再转换回链表24、在字符串匹配算法中，KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法是一种高效的算法。以下关于KMP算法的描述，哪一项是不准确的？（）A.利用了已经匹配的部分信息来避免不必要的回溯B.时间复杂度为O(m+n)，其中m是模式串长度，n是主串长度C.其核心是构建一个next数组来指导匹配过程D.KMP算法的空间复杂度高于朴素的字符串匹配算法25、假设要在一个链表中删除所有值为特定值的节点。以下哪种算法的时间复杂度最低？（）A.遍历链表，逐个删除符合条件的节点B.先遍历链表找到所有符合条件的节点，然后一次性删除C.对链表进行排序，然后删除符合条件的节点D.将链表转换为数组，处理后再转换回链表26、在算法的正确性证明中，数学归纳法是一种常用的方法。以下关于数学归纳法证明算法正确性的描述，不正确的是：（）A.数学归纳法分为基础步骤和归纳步骤，基础步骤证明算法在初始情况下的正确性，归纳步骤证明如果算法在某个规模下正确，那么在更大规模下也正确B.在使用数学归纳法证明算法正确性时，需要准确地定义归纳假设和归纳变量C.数学归纳法只能用于证明具有递归结构的算法的正确性D.数学归纳法是一种严格的证明方法，可以确保算法在所有可能的输入情况下都能正确运行27、考虑贪心算法的特性，它通常在每一步都做出当前看起来最优的选择。假设要安排一系列会议，每个会议有开始时间和结束时间，要在一个有限的时间区间内安排尽可能多的会议，使用贪心算法时，通常依据以下哪个条件进行选择（）A.会议的时长B.会议的开始时间C.会议的结束时间D.会议的重要程度28、假设需要对一个有向无环图进行拓扑排序。以下关于拓扑排序的描述，哪一项是正确的？（）A.拓扑排序的结果是唯一的B.可以使用深度优先搜索算法进行拓扑排序C.拓扑排序的结果取决于图的存储方式D.一个图如果存在环，也可以进行拓扑排序29、考虑一个算法的可扩展性，如果需要处理的数据量大幅增加，以下哪种算法可能更容易适应？（）A.基于链表的数据结构算法B.基于数组的数据结构算法C.具有分布式架构的算法D.以上算法的可扩展性取决于具体实现30、考虑一个用于在链表中查找特定元素的算法。如果链表是无序的，以下哪种查找方法的平均时间复杂度最差（）A.顺序查找B.二分查找C.哈希查找D.以上方法平均复杂度相同二、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）给定一个字符串和一个模式串，设计算法使用KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法进行字符串匹配。分析算法的优势和时间复杂度。2、（本题5分）探讨一个用于在字符串中进行后缀数组构建的算法。解释后缀数组的概念和作用，描述算法的步骤和时间复杂度，举例说明后缀数组在字符串匹配和文本处理中的应用。3、（本题5分）给定一个链表，设计算法判断链表中是否存在环，如果存在，找出环的入口节点。分析算法的思路和复杂度。4、（本题5分）分析一个用于求解图的最大独立集问题的近似算法。描述最大独立集的概念和问题难度，解释近似算法的思路和近似比的计算，计算算法的时间复杂度，讨论在实际应用中的可接受性和局限性。5、（本题5分）设计算法找出一个整数数组中的众数，众数是指出现次数大于数组长度一半的元素。例如，数组为[2,2,1,1,1,2,2]。分析使用摩尔投票法和排序的方法，比较它们的时间复杂度和空间复杂度，并讨论在不同数据分布下的适