中国科学院大学《算法概论》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《算法概论》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批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15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、在研究一个用于在有序数组中进行二分查找的算法变体时，需要对传统的二分查找进行修改以适应特定的条件。例如，当查找元素不存在时返回最接近的元素。以下哪种方法可以有效地实现这个修改？（）A.在二分查找的基础上添加额外的条件判断B.重新设计整个查找逻辑C.先进行二分查找，再进行线性搜索D.以上方法都可行2、考虑一个递归算法，在递归过程中可能会出现大量的重复计算。为了避免这种情况，可以采用以下哪种技术？（）A.动态规划B.贪心选择C.回溯D.分支限界3、在字符串匹配算法中，KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法相比朴素的字符串匹配算法有更高的效率。假设要在一个长文本中查找一个短模式串，以下关于KMP算法的优点，哪个描述是正确的（）A.减少不必要的字符比较B.不需要预处理模式串C.适用于所有类型的字符串D.以上都不对4、在算法的NP完全性理论中，以下关于NP完全问题的描述哪一项是不正确的？（）A.目前没有已知的多项式时间算法能够解决B.可以通过近似算法或启发式算法来求解C.所有的NP完全问题都具有相同的难度D.确定一个问题是否为NP完全问题对于算法设计具有重要意义5、在一个并行计算环境中，以下哪种算法或问题可能更容易实现并行化？（）A.矩阵乘法B.快速排序C.斐波那契数列计算D.以上问题都不容易并行化6、对于递归算法，考虑一个计算斐波那契数列的递归函数。在处理较大的输入时，以下哪种问题可能会出现？（）A.函数调用栈溢出B.计算结果不准确C.算法复杂度过高D.代码可读性差7、对于一个具有n个元素的有序数组，使用二分查找算法查找一个特定元素，以下关于其时间复杂度的描述，正确的是：（）A.O(n)B.O(logn)C.O(nlogn)D.O(n^2)8、在一个图算法中，如果需要快速判断两个节点之间是否存在路径，并且对路径的具体信息不太关心，以下哪种数据结构可能会被用到？（）A.邻接矩阵B.邻接表C.最短路径树D.并查集9、考虑一个矩阵乘法问题，需要计算两个大规模矩阵的乘积。如果采用传统的直接计算方法，时间复杂度较高。为了提高计算效率，可以采用以下哪种算法？（）A.Strassen算法B.冒泡排序算法C.插入排序算法D.选择排序算法10、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11、在图的最短路径算法中，Dijkstra算法适用于边权值非负的情况。假设一个图中存在负权边，以下哪种算法可能更适合计算最短路径（）A.Bellman-Ford算法B.Floyd-Warshall算法C.A*算法D.以上算法都不适合12、想象一个需要在一个无序数组中查找重复元素的问题。以下哪种算法可能是最合适的？（）A.先对数组进行排序，然后遍历相邻元素查找重复，但排序的时间和空间复杂度较高B.使用哈希表，将元素作为键，出现次数作为值，能快速判断是否重复C.双重循环遍历数组，逐个比较元素是否重复，但时间复杂度较高D.递归地将数组分成两半，在每一半中查找重复元素，然后合并结果，但实现复杂13、假设正在分析一个递归算法的空间复杂度，该算法在递归过程中会创建多个函数调用帧。如果递归的深度与输入规模n成正比，那么该算法的空间复杂度主要取决于什么？（）A.递归调用的次数B.每次递归调用所使用的局部变量空间C.输入数据的大小D.以上因素综合考虑14、在算法的实际应用场景中，以下关于算法在网络路由中的作用描述哪一项是不正确的？（）A.用于计算最优的数据包传输路径B.可以考虑网络带宽、延迟等因素C.算法的选择对网络性能没有显著影响D.能够适应网络拓扑结构的变化15、算法的时间复杂度通常用大O记号表示，它描述了算法运行时间随输入规模的增长趋势。以下关于时间复杂度的说法中，错误的是：时间复杂度越低的算法，在实际运行中一定比时间复杂度高的算法快。不同的算法可能具有相同的时间复杂度，但实际运行效率可能不同。那么，下列关于时间复杂度的说法错误的是（）A.常见的时间复杂度有O(1)、O(n)、O(n²)等B.算法的时间复杂度只考虑最坏情况下的运行时间C.对于大规模输入，时间复杂度低的算法更具优势D.时间复杂度可以通过分析算法的执行步骤来确定二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）分析在建筑工程中的结构优化和施工管理算法。2、（本题5分）简述如何考虑算法的可扩展性。3、（本题5分）简述贪心算法在缓存替换策略中的应用及优缺点。4、（本题5分）阐述归并排序在数据预处理中的作用。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）对桶排序算法在处理数据分布不均匀且范围较大时的性能瓶颈和优化方法进行研究。分析时间复杂度和空间复杂度的变化。2、（本题5分）考虑一个用于在二叉搜索树中查找特定值的算法。描述二叉搜索树的结构和特性，分析查找算法的步骤和时间复杂度，讨论在不同形状的二叉搜索树中查找操作的性能变化。3、（本题5分）假设有一个图，设计算法判断其是否为二分图。分析算法的实现和复杂度，以及在实际问题中的应用。4、（本题5分）分析冒泡排序算法的时间复杂度和空间复杂度。解释在最坏情况、最好情况和平均情况下的性能表现，并探讨如何对其进行优化以提高排序效率。5、（本题5分）设计一个算法来解决0-1背包问题的变体，例如允许物品部分装入背包或者有多个相同物品。深入分析问题的变化对算法的影响，调整原有的动态规划解法，比较新算法与原算法的复杂度和性能。四、设计题（本大题共4个小题，共40分