算法设计与分析试卷及答案

湖南科技学院二○ 年 学期期末考试

信息与计算科学专业 年级《算法设计与分析》 试题

考试类型：开卷 试卷类型：C卷 考试时量：120 分钟 一、填空题（每小题3 分，共计30 分）

1. 用O、Ω和θ表示函数f与g之间的关系______________________________。

f n nlogng n logn

1,

8f(3n/7) n,

n 1

，则算法的时间复杂性的阶n 2

2. 算法的时间复杂性为f(n)

为__________________________。

3. 快速排序算法的性能取决于______________________________。 4. 算法是_______________________________________________________。

5. 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_________________________。

6. 在算法的三种情况下的复杂性中，可操作性最好且最有实际价值的是_____情况下的时间复杂性。

7. 大Ω符号用来描述增长率的下限，这个下限的阶越___________，结果就越有价值。。 8. ____________________________是问题能用动态规划算法求解的前提。

9. 贪心选择性质是指________________________________________________________ ____________________________________________________________。

10. 回溯法在问题的解空间树中，按______________策略，从根结点出发搜索解空间树。

二、简答题（每小题10分，共计30分）

1. 试述回溯法的基本思想及用回溯法解题的步骤。

2. 有8个作业{1,2,…,8}要在由2台机器M1和M2组成的流水线上完成加工。每个作业加工的顺序都是先在M1上加工，然后在M2上加工。M1和M2加工作业i所需的

给出一个最优调度方案，使得从第一个作业在机器M1上开始加工，到最后一个作业在机器M2上加工完成所需的时间最少，并计算所需的最少时间。 答：

所需的最少时间为：_______________________

3. 根据优先队列式分支限界法，求下图中从v1点到v9点的单源最短路径，请画出求得最优解的解空间树。要求中间被舍弃的结点用×标记，获得中间解的结点用单圆圈○框起（如○v2），最优解用双圆圈◎框起。

v26 2

1

v53

2 610

v83

v1

3 1

v32

64

v72 10

4

v9

v4

v6

第3页

三、算法填空（每空2分，共计10分）

设R={r1, r2, ..., rn}是要进行排列的n个元素，其中元素r1, r2, ..., rn可能相同，试设计一个算法，列出R的所有不同排列，并给出不同排列的总数。算法如下，填写缺失的语句。

template<typename Type> void Swap(Type &a,Type &b){ Type t=b;

________________; //1 a=t; }

template<typename Type> bool ok(Type R[],int k,int i){ if(i>k)

for(int t=k;t<i;t++)

if( __________________) //2 return false; return true; }

template<typename Type>

void Perm(Type R[],int k,int n,int &sum){ //n为元素个数，sum记录不同排列的总数 if(k==n){

______________________; //3 for(int i=1;i<=n;i++)

cout<<___________________; //4 cout<<endl; }else{

for(int i=k;i<=n;i++) if(ok(R,k,i)){

Swap(R[k],R[i]);

Perm(_________________________); //5 Swap(R[k],R[i]); } } }

四、算法设计（共计15分）

设有n个程序{1, 2, 3..., n}要存放在长度为L的磁带上。程序i存放在磁带上的长度是Li，1≤i≤n。 程序存储问题要求确定这n个程序在磁带上的一个存储方案，使得能够在磁带上存储尽可能多的程序，在保证存储最多程序的前提下还要求磁带的利用率达到最大。

（1）给出求解存储最多程序的算法，并证明算法的正确性； （2）给出求解使磁带的利用率达到最大的方案的算法思路。。

五、算法设计（共计15分）

通过键盘输入一个高精度的正整数n（n的有效位数≤240），去掉其中任意s个数字后，剩下的数字按原左右次序将组成一个新的正整数。对给定的n和s，寻找一种方案，使得剩下的数字组成的新最小。

如输入n为178543，s为4，结果为13 ⑴ 简述你的算法思路； ⑵ 给出算法（用C++描述）。 注：正整数n存于字符串中，例：

string n="178543";

n.at(0) //返回字符串n的第1个字符

n.erase(2,3) //删除n中索引为2开始的3个字符

解：

⑴算法思路

⑵算法

string MinNum(string n,int s) {

湖南科技学院二○ 年 学期期末考试

《算法设计与分析》试题C答案

一、填空题（每小题3 分，共计30 分） 1. f(n)=Ω(g(n)) 2. n

log78

3. 划分的对称性

4. 由若干条指令组成组成的有穷序列（解决问题的一种方法或一个过程） 5. 分枝限界法 6. 最坏 7. 高 8. 最优子结构

9. 所求问题的整体最优解可以通过一系列局部最优的选择，即贪心选择来达到。 10. 深度优先

二、简答题（每小题10分，共计30分） 1.

回溯法在问题的解空间树中，按深度优先策略，从根结点出发搜索解空间树。算法搜索至解空间树的任意一点时，先判断该结点是否包含问题的解。如果肯定不包含，则跳过对该结点为根的子树的搜索，逐层向其祖先结点回溯；否则，进入该子树，继续按深度优先策略搜索。 5分 基本步骤： 5分

① 针对拨给问题，定义问题的解空间； ② 确定易于搜索的解空间结构；

③ 以深度优先方式搜索解空间，并在搜索过程中用剪枝函数避免无效搜索。 2.

所需的最少时间为：73 （4分 在前一问正确的前提下方可得分）

3.

12

错一处扣1分

三、算法填空（每空2分，共计10分） 1. b=a

2. R[t]==R[i] 3. sum++ 4. R[i]

5. R,k+1,n,sum

四、算法设计（共计15分）

贪心策略：最短程序优先。将程序从小到大排序，依次选取尽可能多的程序，但总长度不超过磁盘容量，则可求得最多可以存储的程序个数m。

采用回溯法，从n个程序中选取总长度最大的m个，算法同装载问题。

五、算法设计（共计15分） 1. 7分 为了尽可能地逼近目标，选取的贪心策略为：每一步总是选择一个使剩下的数最小的数字删去，即按高位到低位的顺序搜索，若各位数字递增，则删除最后一个数字，否则删除第一个递减区间的首字母。然后回到串首，按上述规则再删除下一个数字。重复以上过程s次，剩下的数字串便是总是的解。 2. 8分

string MinNum(string n,int s) {

while(s>0) {

unsigned int i=0; //从串首开始找

while(i<n.length()&&(n.at(i)<n.at(i+1))) i++;

n.erase(i,1); //删除字符串n中索引为i的字符 s--; }

while(n.length()>1&&n.at(0)=='0')

n.erase(0,1); //删除串首可能产生的无用零 return n; }