核心算法分析
核心算法分析：
第一步：
提取两个文件中的全局范围内的
：预处理指令语句；
：函数声明语句；
：函数定义语句（只包括函数名和参数）；
：变量声明；
：变量定义（新的变量名）；
分别进行比较，分别的得出的结果；
如果和不相同，则比较结束。否则：
第二步：
提取两个范围内的分别进行比较。
提取两个范围内的分别进行比较。
如果和结果不相同，则比较结束。否则继续第二步。
更详细的范围：
：预处理指令语句：
1．宏定义
2．包含文件
3．预编译
：函数声明语句：
1．修饰符
2．返回类型
3．函数名
4．参数列表
5．修饰符
：函数定义语句：
1．修饰符
2．返回类型
3．函数名
4．参数列表
5．修饰符
6．函数体（函数体将作为一个新的范围进行比较）
：变量声明：
1．数据元素（修饰符，类型，名称，作用域（类似））；
2．数据操作（借用函数定义，函数声明的范围）；
：变量定义：
1．修饰符
2．类型
3．名称
．标识符
由字母、数字和下划线组成。标识符必须以字母或下划线开头。大、小写的字母分别认为是两个不同的字符。不同的系统对标识符的字符数有不同的规定，一般允许个字符。
．注释
“＊”和“＊”必须成对出现；注释不能嵌套；注释可出现在程序的任何位置。
． 常量
整型常量十进制常数(八进制常数、十六进制常数、长整型常数)；字符常量(用单引号括起来的字符)；字符串常量(用双引号括起来的字符序列)；浮点型常量(小数形式、指数形式)。 ． 表达式
算术表达式(整型表达式、实型表达式)；逻辑表达式(用逻辑运算符连接的整型量，结果为一个整数或，逻辑表达式可以认为是整型表达式的一种特殊形式)；字位表达式；强制类型转换表达式(用“类型”运算符使表达式的类型进行强制转换)；逗号表达式；赋值表达式(将赋值号“”右侧表达式的值赋给赋值号左边的变量)；条件表达式；指针表达式(对指针类型的数据进行运算)。
． 数据定义
对程序中用到的所有变量都需要进行定义。对数据定义其类型，需要时要指定其存储类别。类型标识符可用：、、、、、、、 结构体名、 共用体名等；存储类别可用：、、、(如不指定存储类别，作处理)。注意：外部数据定义只能用或，而不能用或。
． 函数定义
形式为：存储类别 数据类型 函数名(形参表列)；形参说明；函数体。
函数的存储类别只能用或。函数体是用花括弧括起来的，可包括数据定义和语句。 ． 变量的初始化
可以在定义时对变量或数组指定初始值；静态变量或外部变量如未初始化，系统自动使其初值为零(对数值型变量)或空(对字符型数据)；对自动变量或寄存器变量，若未初始化，则其初值为一不可预测的数据；只有静态或外部数组才能初始化。
而词法分析程序实际上就是一张状态转换矩阵（或状态转换图）和一个控制程序。有了词法分析程序可以对语言的输入源程序字符串进行词法分析，产生单词的内部形式（类号，内码）。这个过程可用图来表示。
一个源程序主要包括两部分，一部分是正规式的辅助定义，另一部分是识别规则。辅助定义是一串如下形式的语句：
i i D R →
其中，每个i R 是一个正规式，i D 是代表这个正规式的简名。我们限定，在i R 中只许出现字母表中的字符和前面已定义国的简名i D ，部队出现未定义的简名。因为只有这样才能保证辅助定义是正规文法所对应的正规式，否则它不能保证式正规文法所对应的语言。
当为每个正规式配上相应的语义规则后便形成了语句形式：
i p i {A }
其中i p 为正规式，这表明了这种词法分析程序只能识别具有词型为i p 的单词符号。i {A }为其对应的语义子程序，当识别出词型为i p 的单词之后，词法分析程序所应采取的动作，最基本的动作就是“返回词型i p 的二元式表示形式（类号，内码）”。
⑵ 分析法及分析程序自动构造
语言是采用上下文无关文法所描述的程序设计语言，因此其可以采用分析器予以识别。从逻辑上说，分析器包括两部分――总控程序、分析表。总控程序的作用是查分析表，并根据分析表的内容执行若干个简单的动作(见图－)。因为总控程序容易实现，因此，实际上把
分析器的任务看作只是产生分析表(见图－)。
考研数据结构必须掌握的知识点与算法-打印版
《数据结构》必须掌握的知识点与算法 第一章绪论 1、算法的五个重要特性（有穷性、确定性、可行性、输入、输出） 2、算法设计的要求（正确性、可读性、健壮性、效率与低存储量需求） 3、算法与程序的关系： （1）一个程序不一定满足有穷性。例操作系统，只要整个系统不遭破坏，它将永远不会停止，即使没有作业需要处理，它仍处于动态等待中。因此，操作系统不是一个算法。 （2）程序中的指令必须是机器可执行的，而算法中的指令则无此限制。算法代表了对问题的解，而程序则是算法在计算机上的特定的实现。 （3）一个算法若用程序设计语言来描述，则它就是一个程序。 4、算法的时间复杂度的表示与计算（这个比较复杂，具体看算法本身，一般关心其循环的次数与N的关系、函数递归的计算） 第二章线性表 1、线性表的特点： （1）存在唯一的第一个元素；（这一点决定了图不是线性表） （2）存在唯一的最后一个元素； （3）除第一个元素外，其它均只有一个前驱（这一点决定了树不是线性表） （4）除最后一个元素外，其它均只有一个后继。 2、线性表有两种表示：顺序表示（数组）、链式表示（链表），栈、队列都是线性表，他们都可以用数组、链表来实现。 3、顺序表示的线性表（数组）地址计算方法： （1）一维数组，设DataType a[N]的首地址为A0，每一个数据（DataType类型）占m个字节，则a[k]的地址为：A a[k]＝A0+m*k（其直接意义就是求在数据a[k]的前面有多少个元素，每个元素占m个字节） （2）多维数组，以三维数组为例，设DataType a[M][N][P]的首地址为A000，每一个数据（DataType 类型）占m个字节，则在元素a[i][j][k]的前面共有元素个数为：M*N*i+N*j+k，其其地址为： A a[i][j][k]＝A000+m*(M*N*i+N*j+k)； 4、线性表的归并排序： 设两个线性表均已经按非递减顺序排好序，现要将两者合并为一个线性表，并仍然接非递减顺序。可见算法2.2 5、掌握线性表的顺序表示法定义代码，各元素的含义； 6、顺序线性表的初始化过程，可见算法2.3 7、顺序线性表的元素的查找。 8、顺序线性表的元素的插入算法，注意其对于当原来的存储空间满了后，追加存储空间（就是每次增加若干个空间，一般为10个）的处理过程，可见算法2.4 9、顺序线性表的删除元素过程，可见算法2.5 10、顺序线性表的归并算法，可见算法2.7 11、链表的定义代码，各元素的含义，并能用图形象地表示出来，以利分析； 12、链表中元素的查找 13、链表的元素插入，算法与图解，可见算法2.9 14、链表的元素的删除，算法与图解，可见算法2.10 15、链表的创建过程，算法与图解，注意，链表有两种（向表头生长、向表尾生长，分别用在栈、队列中），但他们的区别就是在创建时就产生了，可见算法2.11 16、链表的归并算法，可见算法2.12 17、建议了解所谓的静态单链表（即用数组的形式来实现链表的操作），可见算法2.13 18、循环链表的定义，意义 19、循环链表的构造算法（其与单链表的区别是在创建时确定的）、图解
数据挖掘分类算法比较
数据挖掘分类算法比较 分类是数据挖掘、机器学习和模式识别中一个重要的研究领域。通过对当前数据挖掘中具有代表性的优秀分类算法进行分析和比较，总结出了各种算法的特性，为使用者选择算法或研究者改进算法提供了依据。 一、决策树（Decision Trees） 决策树的优点： 1、决策树易于理解和解释.人们在通过解释后都有能力去理解决策树所表达的意义。 2、对于决策树，数据的准备往往是简单或者是不必要的.其他的技术往往要求先把数据一般化，比如去掉多余的或者空白的属性。 3、能够同时处理数据型和常规型属性。其他的技术往往要求数据属性的单一。 4、决策树是一个白盒模型。如果给定一个观察的模型，那么根据所产生的决策树很容易推出相应的逻辑表达式。 5、易于通过静态测试来对模型进行评测。表示有可能测量该模型的可信度。 6、在相对短的时间内能够对大型数据源做出可行且效果良好的结果。 7、可以对有许多属性的数据集构造决策树。 8、决策树可很好地扩展到大型数据库中，同时它的大小独立于数据库的大小。 决策树的缺点： 1、对于那些各类别样本数量不一致的数据，在决策树当中,信息增益的结果偏向于那些具有更多数值的特征。 2、决策树处理缺失数据时的困难。 3、过度拟合问题的出现。 4、忽略数据集中属性之间的相关性。 二、人工神经网络 人工神经网络的优点：分类的准确度高,并行分布处理能力强,分布存储及学习能力强，对噪声神经有较强的鲁棒性和容错能力，能充分逼近复杂的非线性关系，具备联想记忆的功能等。 人工神经网络的缺点：神经网络需要大量的参数，如网络拓扑结构、权值和阈值的初始值；不能观察之间的学习过程，输出结果难以解释，会影响到结果的可信度和可接受程度；学习时间过长,甚至可能达不到学习的目的。
算法分析与设计总结
第一章算法概述 1.算法：解决问题的一种方法或过程；由若干条指令组成的有穷指令。 2.算法的性质： 1)输入：有零个或多个输入 2)输出：有至少一个输出 3)确定性：每条指令是清晰的、无歧义的 4)有限性：每条指令的执行次数和时间都是有限的 3.算法与程序的区别 程序是算法用某种程序设计语言的具体实现 程序可以不满足算法的有限性 4.算法复杂性分析 1)算法的复杂性是算法运行所需要的计算机资源的量，需要时间资源的量称为时间复 杂性，需要空间资源的量称为空间复杂性 2)三种时间复杂性：最坏情况、最好情况、平均情况 3)可操作性最好且最有实际价值的是最坏情况下的时间复杂性 第二章递归与分支策略 1.递归概念：直接或间接调用自身的算法 2.递归函数：用函数自身给出定义的函数 3.递归要素：边界条件、递归方程 4.递归的应用 ?汉诺塔问题 void Hanuo(int n,int a,int b,int c) { if(n==1) return; Hanuo(n-1,a,c,b); move(a,b) Hanuo(n-1,c,b,a); } ?全排列问题 void Perm(Type list[],int k,int m) { //产生list[k,m]的所有排列 if(k == m) { for(int i = 0;I <= m;i++) cout< 专题1：算法初步知识点及典型例题（原卷版） 【知识梳理】 知识点一、算法 1．算法的概念 （1）古代定义：指的是用阿拉伯数字进行算术运算的过程。 （2）现代定义：算法通常是指按照一定规则解决某一类问题的明确和有限的步骤。 （3）应用：算法通常可以编成计算机程序，让计算机执行并解决问题。 2．算法的特征： ①指向性：能解决某一个或某一类问题； ②精确性：每一步操作的内容和顺序必须是明确的；算法的每一步都应当做到准确无误，从开始的“第一步”直到“最后一步”之间做到环环相扣，分工明确.“前一步”是“后一步”的前提，“后一步”是“前一步”的继续. ③有限性：必须在有限步内结束并返回一个结果；算法要有明确的开始和结束，当到达终止步骤时所要解决的问题必须有明确的结果，也就是说必须在有限步内完成任务，不能无限制的持续进行. ④构造性：一个问题可以构造多个算法，算法有优劣之分。 3．算法的表示方法： （1) 用自然语言表示算法: 优点是使用日常用语, 通俗易懂；缺点是文字冗长, 容易出现歧义； （2) 用程序框图表示算法：用图框表示各种操作，优点是直观形象, 易于理解。 注：泛泛地谈算法是没有意义的，算法一定以问题为载体。 例1．下面给出一个问题的算法: S1输入x; S2若x≤2,则执行S3;否则,执行S4; S3输出-2x-1; S4输出x2-6x+3. 问题: (1)这个算法解决的是什么问题? (2)当输入的x值为多大时,输出的数值最小? 知识点二：流程图 1. 流程图的概念： 流程图，是由一些图框和流程线组成的，其中图框表示各种操作的类型，图框中的文字和符合表示操作的内容，流程线表示操作的先后次序。 2. 图形符号名称含义 开始/结束框 用于表示算法的开始与结束 输入/输出框 用于表示数据的输入或结果的输出 处理框描述基本的操作功能，如“赋值”操作、数学 运算等 判断框判断某一条件是否成立，成立时在出口处标明 “是”或“Y”；不成立时标明“否”或“N” 流程线 表示流程的路径和方向 连接点 用于连接另一页或另一部分的框图 注释框 框中内容是对某部分流程图做的解释说明 3. (1)使用标准的框图的符号； (2)框图一般按从上到下、从左到右的方向画； (3)除判断框图外，大多数框图符号只有一个进入点和一个退出点。判断框是具有超过一个退出点的唯一符号； (4)一种判断框是“是”与“不是”两分支的判断，而且有且仅有两个结果；另一种是多分支判断，有几种不同的结果； (5)在图形符号内描述的语言要非常简练清楚。 4.算法的三种基本逻辑结构： （1)顺序结构：由若干个按从上到下的顺序依次进行的处理步骤（语句或框）组成。这是任何一个算法都离不开的基本结构。 （2)条件结构：算法流程中通过对一些条件的判断，根据条件是否成立而取不同的分支流向的结构。它是依据指定条件选择执行不同指令的控制结构。 （3)循环结构：根据指定条件，决定是否重复执行一条或多条指令的控制结构称为循环结构。 知识点三：基本算法语句 程序设计语言由一些有特定含义的程序语句构成，与算法程序框图的三种基本结构相对应，任何程序设计语言都包含输入输出语句、赋值语句、条件语句和循环语句。以下均为BASIC 【程序5-1】分治法 SolutionType DandC(ProblemType P) { ProblemType P1，P2， ，P k。 if (Small(P)) return S(P)。//子问题P足够小，用S(P)直接求解 else { Divide(P，P1，P2， ，P k)。//将问题P分解成子问题P1, P2, …,P k Return Combine(DandC(P1)，DandC(P2)，…，DandC(P k))。//求解子问题，并合并解 } } 【程序5-2】一分为二的分治法 SolutionType DandC(int left，int right) { if (Small(left，right)) return S(left，right)。 else { int m=Divide(left，right)。//以m为界将问题分解成两个子问题Return Combine(DandC(left，m)，DandC(m+1，right))。//分别求解子问题，并合并解 } } 【程序5-3】可排序表类 template 数据结构课程设计报告 设计名称：1）简单个人电话号码查询系统 2）哈希表设计 《程序设计与算法分析》课程设计报告 一、简单个人电话号码查询系统 1、需求分析 1、程序的功能：实现一个简单的个人电话号码查询系统，根据用户输入的信息进行排序（按电话号码）并且可以进行快速查询（按姓名），同时还可以进行插入、删除、修改等维护功能 2、输入输出的要求：电话本中每个人的各项信息需要由键盘进 行输入，应用getch 函数进行输入，printf 函数实现输出。 3、测试数据。 2、概要设计 1、存储结构设计说明： 应用结构体类型的数组对电话本中的记录进行存储。 struct record { char name[20]; char phone[20]; char mailbox[20]; }people[60]; 2、程序设计组成框图 3、详细设计 1、主函数 函数功能：对写入文件函数及主菜单函数进行调用。实现主菜单的显示 函数类型：未调用参数，且无返回值。 函数调用关系描述：调用主菜单函数及写入文件函数，实现主菜 个人电话本系统 主菜单 文件导入函数 添加记录函 数 修改菜单 按姓名修改 删除菜单 删除函数 查找菜单 查找函数 排序菜单 排序函数 显示所有 写入文件 单的显示。 2、从文件导入函数 函数功能：判断文件是否存在，存在进行导入，不存在进行文件导入。 函数类型：未调用参数，且无返回值。 算法说明（流程图表示） 开始 是否为输入打开文件失败 是否为输出打开文件失败 建立失败 通讯录 已建立 返回主菜单 退出 指针调到文件尾 文件当 前位置 是否大 于0 返回文件头部，遍历 向电话本中写入信 息 文件导入 成功 任意键回主 菜单 文件导入成功， 无任何记录，任 意键回主菜单 返回主菜单 否 否 否 是 是 是 从文件导入函数流程图 《计算机算法设计与分析》习题及答案 一．选择题 1、二分搜索算法是利用（ A ）实现的算法。 A、分治策略 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 2、下列不是动态规划算法基本步骤的是（ A ）。 A、找出最优解的性质 B、构造最优解 C、算出最优解 D、定义最优解 3、最大效益优先是（A ）的一搜索方式。 A、分支界限法 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 4. 回溯法解旅行售货员问题时的解空间树是（ A ）。 A、子集树 B、排列树 C、深度优先生成树 D、广度优先生成树 5．下列算法中通常以自底向上的方式求解最优解的是（B ）。 A、备忘录法 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 6、衡量一个算法好坏的标准是（ C ）。 A 运行速度快 B 占用空间少 C 时间复杂度低 D 代码短 7、以下不可以使用分治法求解的是（ D ）。 A 棋盘覆盖问题 B 选择问题 C 归并排序 D 0/1背包问题 8. 实现循环赛日程表利用的算法是（A ）。 A、分治策略 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 9．下面不是分支界限法搜索方式的是（D ）。 A、广度优先 B、最小耗费优先 C、最大效益优先 D、深度优先 10．下列算法中通常以深度优先方式系统搜索问题解的是（D ）。 A、备忘录法 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 11.备忘录方法是那种算法的变形。（ B ） A、分治法 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 12．哈夫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） 13．分支限界法解最大团问题时，活结点表的组织形式是（B ）。 A、最小堆 B、最大堆 C、栈 D、数组 14．最长公共子序列算法利用的算法是（B）。 A、分支界限法 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 15．实现棋盘覆盖算法利用的算法是（A ）。 A、分治法 B、动态规划法 C、贪心法 D、回溯法 16.下面是贪心算法的基本要素的是（C ）。 A、重叠子问题 B、构造最优解 C、贪心选择性质 D、定义最优解 17.回溯法的效率不依赖于下列哪些因素（ D ） A.满足显约束的值的个数 B. 计算约束函数的时间 C.计算限界函数的时间 D. 确定解空间的时间 18.下面哪种函数是回溯法中为避免无效搜索采取的策略（B ） A．递归函数 B.剪枝函数 C。随机数函数 D.搜索函数 19. （D）是贪心算法与动态规划算法的共同点。 A、重叠子问题 B、构造最优解 C、贪心选择性质 D、最优子结构性质 20. 矩阵连乘问题的算法可由（ B ）设计实现。 A、分支界限算法 B、动态规划算法 C、贪心算法 D、回溯算法 21. 分支限界法解旅行售货员问题时，活结点表的组织形式是（ A ）。 《算法设计与分析》知识点总结 1．算法的渐进时间复杂度分析，能够对给定的代码段（伪代码段）进行时间复杂度分析，能够对用关于问题规模n的函数表示的时间复杂度计算其渐进阶。 2．概念： 算法：通俗来讲，算法是指解决问题的方法或者过程，包括输入，输出，确定性，有限性。 1）子问题：结构性质与原问题相似的具有规模更小的问题。 2）可行解：满足某线性规划所有的约束条件（指全部前约束条件和后约束条件）的任意一组决策变量的取值，都称为该线性规划的一个可行解。 3）解空间：若齐次线性方程组有非零解,则其解有无穷多个,而齐次线性方程组所有解的集合构成一个向量空间,这个向量空间就称为解空间. 4）目标函数：指所关心的目标(某一变量)与相关的因素(某些变量)的函数关系。 5）最优解：使某线性规划的目标函数达到最优值（最大值或最小值）的任一可行解，都称为该线性规划的一个最优解。 6）最优化问题：一般是指按照给定的标准在某些约束条件下选取最优的解集，即使系统的某些性质能指标达到最大或最小。 7）递归算法：直接或者间接地调用自身的算法称为递归算法。 8）分治法：将一个规模为N的问题分解为K个规模较小的子问题，这些子问题相互独立且与原问题性质相同。递归地求出子问题的解，就可得到原问题的解。 9）动态规划：将原问题分解为相似的子问题，在求解的过程中通过子问题的解求出原问题的解，与分治法不同的，分解的子问题往往不是互相独立的。（为了避免指数时间，不管子问题的解会不会用到，都会填入到一个表中） 10）最优子结构性质：当一个问题的最优解包含其子问题的最优解时，称此问题具有最优子结构性质。（动态规划和贪心都有） 11）重叠子问题性质：在用递归算法自顶向下解问题时，每次产生的子问题并不总是新问题，有些子问题被反复计算多次。动态规划算法正是利用了这种子问题的重叠性质，对每一个子问题只解一次，而后将其解保存在一个表格中，当再次需要此子问题时，只是简单地用常数时间查看一下结果。 12）备忘录算法：动态规划方法的变形。与动态规划算法不同的是，备忘录方法的递归方式是自顶向下的，而动态规划算法则是自底向上的。（其控制结构与递归方法是一样的，只是备忘录方法为每一个解过的子问题建立备忘录，以便需要时查看，避免相同子问题的重复求解） 13）贪心法：是一种在每一步选择中都采取在当前状态下最好或最优（即最有利）的选择，从而希望导致结果是最好或最优的算法。 14）贪心选择性质：指所求问题的整体最优解可以通过一系列局部最优解的选择，即贪心选择来达到。 15）回溯法：是一种选优搜索法，按选优条件向前搜索，以达到目标。但当探索到某一步时，发现原先选择并不优或达不到目标，就退回一步重新选择，这 聚类分析算法解析 一、不相似矩阵计算 1.加载数据 data(iris) str(iris) 分类分析是无指导的分类，所以删除数据中的原分类变量。 iris$Species<-NULL 2. 不相似矩阵计算 不相似矩阵计算，也就是距离矩阵计算，在R中采用dist()函数，或者cluster包中的daisy()函数。dist()函数的基本形式是 dist(x, method = "euclidean", diag = FALSE, upper = FALSE, p = 2) 其中x是数据框（数据集），而方法可以指定为欧式距离"euclidean", 最大距离"maximum", 绝对值距离"manhattan", "canberra", 二进制距离非对称"binary" 和明氏距离"minkowski"。默认是计算欧式距离，所有的属性必须是相同的类型。比如都是连续类型，或者都是二值类型。 dd<-dist(iris) str(dd) 距离矩阵可以使用as.matrix()函数转化了矩阵的形式，方便显示。Iris数据共150例样本间距离矩阵为150行列的方阵。下面显示了1~5号样本间的欧式距离。 dd<-as.matrix(dd) 二、用hclust()进行谱系聚类法（层次聚类） 1.聚类函数 R中自带的聚类函数是hclust()，为谱系聚类法。基本的函数指令是 结果对象<- hclust（距离对象, method=方法） hclust()可以使用的类间距离计算方法包含离差法"ward"，最短距离法"single"，最大距离法"complete"，平均距离法"average"，"mcquitty"，中位数法"median" 和重心法"centroid"。下面采用平均距离法聚类。 hc <- hclust(dist(iris), method="ave") 2.聚类函数的结果 聚类结果对象包含很多聚类分析的结果，可以使用数据分量的方法列出相应的计算结果。 str(hc) 下面列出了聚类结果对象hc包含的merge和height结果值的前6个。其行编号表示聚类过程的步骤，X1，X2表示在该步合并的两类，该编号为负代表原始的样本序号，编号为正代表新合成的类；变量height表示合并时两类类间距离。比如第1步，合并的是样本102和143，其样本间距离是0.0，合并后的类则使用该步的步数编号代表，即样本-102和-143合并为1类。再如第6行表示样本11和49合并，该两个样本的类间距离是0.1，合并后的类称为6类。 head (hc$merge,hc$height) 维吉尼亚算法分析及应用 一．实验目的 通过应用维吉尼亚算法对数据进行加解密的操作，了解维吉尼亚的加解密的机制，加深对维吉尼亚的算法理解 二．试验环境 安装Windows操作系统的PC机，具有C语言编译环境 三．试验原理 加密过程很简单，就是给定密码字母X和明文字母Y，密文字母是位于X行和Y列的那个字母。这样就决定了加密一天消息与消息一样长的密钥字符串，通常，迷药字符串事是密钥的重复。 使用查表的方式多加密几次就能很轻易的总结出规律：将A-Z以0-25编号，那么加密过程就是，在代换表的第一行中找到消息字母，如W，然后向后移D次（即3次），所得的字母就是密文了。如果数到末位，那么下一次移位就是从头（即A）继续也就是说，可以将A-Z看成一个环，加密过程就是找到消息字母后，将指针往环的某个特定方向移位，次数就是密钥字母所代表的数字，这其实是一个模26的过程。 扩展一下，以上加密仅能对26个字母进行加密，而且不能区分大小写，但其实英文中除了字母外，还有标点符号，还有空格。如果考虑到大部分英文字符，那个维吉尼亚代换表将比较大，而且有点浪费空间，如果能将被加密的字符有N个如果把这N个字符建成一个环，那么加密过程即使模N的过程，即C(I)=K(I)+P(I)modN，其中，K，C，P分别代表的是密钥空间，密文空间，消息（明文）空间。 四．主要代码 #include 目录 第二章递归与分治 (3) 1、用递归思想求N! (3) 2、用递归思想求Fibonacci数列 (3) 3、用递归思想求排列问题 (4) 4、用递归思想求整数划分问题 (5) 5、用递归思想求汉诺塔问题 (6) 6、用递归思想实现插入排序 (7) 7、用分治思想实现二分查找 (8) 8、用分治法求两个大整数的乘法 (9) 9、用分治思想求一个数组的最大值与最小值 (10) 10、用分法思想实现合并排序 (12) 11、用分治思想实现快速排序 (13) 12、用分治法实现线性时间选择问题 (15) 13、用分法思想实现残缺棋盘问题 (15) 第三章动态规划法 (18) 1、矩阵连乘问题 (18) 2、最长公子序列 (20) 3、最大子段和问题 (23) 4、图像压缩问题 (28) 5、电路布线问题 (31) 6、最 (31) 7、最 (31) 第四章贪心算法 (32) 1、哈夫曼编码 (32) 4、Kruskal算法求最小生成树 (35) 5、集装箱问题 (38) 6、活动安排问题 (40) 第五章回溯法 (42) 1、用回溯法求0－1背包问题 (42) 2、用回溯法求N皇后问题 (45) 3、用回溯法求旅行售货员问题 (46) 4、用回溯法求圆排列问题 (48) 5、用回溯法求符号三角形问题 (50) 6、用回溯法求批处理作业调度问题 (52) 7、用回溯法求连续邮资问题 (54) 8、用回溯法求图的m着色问题 (57) 9、用回溯法求最大团问题 (59) 第六章回溯法 (62) 1、用分支限界法求0－1背包问题 (62) 第二章递归与分治1、用递归思想求N! 王晓东版——《计算机算法设计与分析（第四版）》P11页，例2－1 2、用递归思想求Fibonacci数列 王晓东版——《计算机算法设计与分析（第四版）》P12页，例2－2 一、基本题： 算法： 1、程序是算法用某种程序设计语言的具体实现。 2、算法就是一组有穷的序列(规则) ，它们规定了解决某一特定类型问题的一系 列运算。 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、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。 5、算法满足的性质：输入、输出、确定性、有限性。 6、衡量一个算法好坏的标准是时间复杂度低。 7、算法运行所需要的计算机资源的量，称为算法复杂性，主要包括时间复杂性和 空间复杂性。 8、任何可用计算机求解的问题所需的时间都与其规模有关。 递归与分治： 9、递归与分治算法应满足条件：最优子结构性质与子问题独立。 10、分治法的基本思想是首先将待求解问题分解成若干子问题。 11、边界条件与递归方程是递归函数的两个要素。 12、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。 13、将一个难以直接解决的大问题，分解成一些规模较小的相同问题，以便各个击 破。这属于分治法的解决方法。 14、Strassen矩阵乘法是利用分治策略实现的算法。 15、大整数乘积算法是用分治法来设计的。 16、二分搜索算法是利用分治策略实现的算法。 动态规划： 17、动态规划算法的两个基本要素是最优子结构性质和重叠子问题性质。 18、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。 19、备忘录方法是动态规划算法的变形。 20、最优子结构性质是贪心算法与动态规划算法的共同点。 21、解决0/1背包问题可以使用动态规划、回溯法，其中不需要排序的是动态规 划，需要排序的是回溯法。 贪心算法： 22、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解。 23、最优子结构性质是贪心算法与动态规划算法的共同点。 24、背包问题的贪心算法所需的计算时间为 O(nlogn) 。 回溯法： 25、回溯法中的解空间树结构通常有两种，分别是子集树和排列树。（3） 26、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。 27、解决0/1背包问题可以使用动态规划、回溯法，其中不需要排序的是动态规 划，需要排序的是回溯法。 28、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，只使用约束条件进行裁剪的是 N 皇后问题。 29 用搜索算法解旅行售货员问题时的解空间树是排列树。 30 回溯法搜索状态空间树是按照深度优先遍历的顺序。 31、回溯法算法是以深度优先策略进行搜索的。 32、0-1背包问题的回溯算法所需的计算时间为 O（n2n） 分支限界法： 33、以广度优先搜索或以最小耗费（最大效益）优先的方式搜索问题解的算法称 为分支限界法。 34、分支限界法主要有队列式（FIFO）分支限界法和优先队列式分支限界法。 35、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。 其他： 36、10000*n^2+10*n+1的时间复杂度是______。 37、f(n)=n^2+10*n+1000000的时间复杂度是______。 38、算法分析中,记号O表示渐进上界。 39、f(n)= 6×2n+n2，f(n)的渐进上界是 O(2^n)。 40、f(n)= 6×2n+n2，f(n)的渐进上界是 O(n^2)。 41、f(n)= 100×3n+10000×n2，f(n)的渐进上界是_____________。 42、f(n)= 6×4n+n2，f(n)的渐进上界是 O(2^n) 。 43、按照渐近阶从低到高的顺序排列下列表达式：4n2，logn，3n， n2/3，n!，2n。 Logn< n2/3<4n2<2n<3n 解析算法及程序实现教学设计 一、设计思想 根据《新课标》的要求，本课“解析算法”的学习目的是使学生进一步体验算法设计思想。为了让学生更易理解其算法的思想：用解析法找出数学表达式，用它来描述问题的原始数据与结果之间的关系。本堂课的设计思路：通过一元二次方程求解实例引入主题——认知主题——实践体验主题——扩展与提高这几个阶段层层深入的递进式方法使学生充分掌握解析算法。从而使学生形成解析算法的科学逻辑结构。 二、教材分析 本课的课程标准内容： 结合实例，经历分析问题、确定算法、编程求解等用计算机解决问题的基本过程，认识算法和程序设计在其中的地位和作用。掌握使用解析算法设计程序解决问题的方法基本要求：1.初步掌握解析算法。2.初步掌握解析算法的程序实现。 教材中很多例子，但是考虑到课时，具体采用了“计算1900年开始的任意一天是星期几”的问题。 三、学情分析 学生对程序的3种基本模式已有一个了解的基础，对于简单的程序段也有一定的认知意识。并且已学习了枚举算法，这对本节课的教学产生积极的作用。但学生还是会觉得算法设计比较难掌握，困难之处在于，如何将题目的设计思想转化为流程图，根据流程图写出相应的代码并通过自己编制程序上机实践来体验。因此在课堂分析过程中，学生应当从听课认识——分析理解——实践探究这些过程中全面掌握解析算法的设计思想，并能用此算法来解决日常生活问题及与其他学科有所关联的一些简单问题。 四、教学目标 知识与技能：理解解析算法的概念和特点，通过分析了解解析算法的解题结构，初步掌握对解析算法的程序实现。 过程与方法：通过具体问题分析，归纳解析算法的基本思想和方法，确定解题步骤。让学生理解如何用3步法来解决实际问题（提出问题——分析问题——解决问题）； 情感态度与价值观：通过小组合作，增进学生间的学习交流，培养合作能力，激发学生学习能动性；感受解析算法的魅力，养成始终坚持、不断积累才能获得成功的意志品质。 五、重点与难点 重点：通过计算1900年开始的任意一天是星期几，让学生理解解析算法的思想，初步 第一章概述 算法的概念：算法是指解决问题的一种方法或过程，是由若干条指令组成的有穷序列。 算法的特征： 可终止性：算法必须在有限时间内终止； 正确性：算法必须正确描述问题的求解过程； 可行性：算法必须是可实施的； 算法可以有0个或0个以上的输入； 算法必须有1个或1个以上的输出。 算法与程序的关系： 区别：程序可以不一定满足可终止性。但算法必须在有限时间内结束； 程序可以没有输出,而算法则必须有输出； 算法是面向问题求解的过程描述，程序则是算法的实现。 联系：程序是算法用某种程序设计语言的具体实现； 程序可以不满足算法的有限性性质。 算法描述方式：自然语言，流程图，伪代码，高级语言。 算法复杂性分析： 算法复杂性的高低体现运行该算法所需计算机资源（时间，空间）的多少。 算法复杂性度量： 期望反映算法本身性能，与环境无关。 理论上不能用算法在机器上真正的运行开销作为标准（硬件性能、代码质量影响）。 一般是针对问题选择基本运算和基本存储单位，用算法针对基本运算与基本存储单位的开销作为标准。 算法复杂性C依赖于问题规模N、算法输入I和算法本身A。即C=F(N, I, A)。 第二章递归与分治 分治法的基本思想： 求解问题算法的复杂性一般都与问题规模相关，问题规模越小越容易处理。 分治法的基本思想是，将一个难以直接解决的大问题，分解为规模较小的相同子问题，直至这些子问题容易直接求解，并且可以利用这些子问题的解求出原问题的解。各个击破，分而治之。 分治法产生的子问题一般是原问题的较小模式，这就为使用递归技术提供了方便。递归是分治法中最常用的技术。 使子问题规模大致相等的做法是出自一种平衡(balancing)子问题的思想，它几乎总是比子问题规模不等的做法要好。 分治法所能解决的问题一般具有以下几个特征： 该问题的规模缩小到一定的程度就可以容易地解决； 该问题可以分解为若干个规模较小的相同问题，即该问题具有最优子结构性质； 利用该问题分解出的子问题的解可以合并为该问题的解； 该问题所分解出的各个子问题是相互独立的，即子问题之间不包含公共的子问题。（这条特征涉及到分治法的效率，如果各子问题是不独立的，则分治法要做许多不必要的工作，重复地解公共的子问题，此时虽然也可用分治法，但一般用动态规划较好。） 递归的概念： 算法分析与设计复习题及答案一、单选题 1．D 2．B 3．C 4．D 5．D 6．D 7．C 8．D 9．B 10．C 11．D 12．B 13．D 14．C 15．C 16．D 17．D 18．D 19．D 20．C 1．与算法英文单词algorithm具有相同来源的单词是（）。 A logarithm B algiros C arithmos D algebra 2．根据执行算法的计算机指令体系结构，算法可以分为（）。 Ａ精确算法与近似算法Ｂ串行算法语并行算法 Ｃ稳定算法与不稳定算法Ｄ３２位算法与６４位算法 3．具有１0个节点的完全二叉树的高度是（）。 Ａ６Ｂ５Ｃ3Ｄ 2 4．下列函数关系随着输入量增大增加最快的是（）。 Ａlog2n B n2 C 2n D n! 5．下列程序段的S执行的次数为( )。 for i ←0 to n-1 do for j ←0 to i-1 do s //某种基本操作 A.n2 B n2/2 C n*(n+1) D n(n+1)/2 6．Fibonacci数列的第十项为( )。 A 3 B 13 C 21 D 34 7．4个盘子的汉诺塔，至少要执行移动操作的次数为( )。 A 11次 B 13次 C 15次 D 17次 8．下列序列不是堆的是（）。 A 99，85，98，77，80，60，82，40，22，10，66 B 99，98，85，82，80，77，66，60，40，22，10 C 10，22，40，60，66，77，80，82，85，98，99 D 99，85，40，77，80，60，66，98，82，10，22 9．Strassen矩阵乘法的算法复杂度为（）。 ＡΘ(n3)ＢΘ(n2.807) ＣΘ(n2) ＤΘ(n) 10．集合A的幂集是（）。 A．A中所有元素的集合 B. A的子集合 C． A 的所有子集合的集合 D. 空集 11．与算法英文单词algorithm具有相同来源的单词是（）。 A logarithm B algiros C arithmos D algebra 12．从排序过程是否完全在内存中显示，排序问题可以分为（）。 Ａ稳定排序与不稳定排序Ｂ内排序与外排序 Ｃ直接排序与间接排序Ｄ主排序与辅助排序 13．下列（）不是衡量算法的标准。 Ａ时间效率Ｂ空间效率 Ｃ问题难度Ｄ适应能力 14．对于根树，出度为零的节点为（）。 Ａ０节点Ｂ根节点Ｃ叶节点Ｄ分支节点 15．对完全二叉树自顶向下，从左向右给节点编号，节点编号为１0的父节点编号为（）。 Ａ０Ｂ２Ｃ４Ｄ６ 16．下列程序段的算法时间的复杂度为（）。 for i ←0 to n do for j ←0 to m do Ex.1(p20)若将y ← uniform(0, 1) 改为y ← x, 则上述的算法估计的值是什么？解：若将y ← uniform(0, 1) 改为y ← x，此时有，则k++，即，此时k++，由于此时x ← uniform(0, 1)，所以k/n=，则此时4k/n=2。所以上述算法估计的值为2。Ex.2(p23) 在机器上用估计π值，给出不同的n值及精度。解：由ppt上p21可知，的大小，其中k为落入圆内的数目，n为总数，且π=，即需要计算4k/n。我们先令x ← un iform(0, 1)，y ← uniform(0, 1)。计算 的值，如果小于等于1，那么此时k++。最后计算4k/n的值即可估计此时的π值。代码的主要部分为： 执行结果为： 结果分析：随着N的取值不断地增加，得到的π值也就越来越精确。 Ex.3(p23) 设a, b, c和d是实数，且a ≤ b, c ≤ d, f:[a, b] → [c, d]是一个连续函数，写一概率算法计算积分： 注意，函数的参数是a, b, c, d, n和f, 其中f用函数指针实现，请选一连续函数做实验，并给出实验结果。 解：的值为y=，y=0，x=a，x=b围成的面积。根据之前的例子我们可以知道 = k(b-a)d/n。其中k是落在函数y=，x=a，x=b以及y=0所包围区间内的个数。代码的主要部分为： 运行结果为： 结果分析： 随着N的取值不断地增加，得到的积分值越来越精确。 Ex4(p24). 设ε,δ是(0,1)之间的常数，证明：若I是的正确值，h是由HitorMiss算法返回的值，则当n ≥ I(1-I)/ε2δ时有： Prob[|h-I| < ε] ≥ 1 –δ 上述的意义告诉我们：Prob[|h-I| ≥ ε] ≤δ, 即：当n ≥ I(1-I)/ ε2δ时，算法的计算结果的绝对误差超过ε的概率不超过δ，因此我们根据给定ε和δ可以确定算法迭代的次数 () 解此问题时可用切比雪夫不等式，将I看作是数学期望。 证明：由切比雪夫不等式可知： P( | X - E(X) | < ε ) ≥ 1 - D(X) / ε2 由题目知，E(X)=I。且根据题意，我们可知，在HotorMiss算法中，若随机选取n个点，其中k个点在积分范围内，则。且k的分布为二项分布B(n，I)（在积分范围内或者不在 积分范围内），则。又因为k=x*n，所以D(X)=I(1-I)/n。再将E(X)和D(X)带入切比雪夫不等式中即可得到 Ex5(p36). 用上述算法，估计整数子集1~n的大小，并分析n对估计值的影响。解：由题知，集合的大小，通过计算新生成的集合中元素的个数来估计原集合的大小，代码的主体部分如下： 数据结构与算法设计知识点 试题类型： 本课程为考试科目（闭卷笔试），试题类型包括：概念填空题（10 %），是非判断题（10 %），单项选择题（40 %），算法填空题（10%），算法应用题（20 %)，算法设计题（10 %）。 第一章绪论 重点容及要求： 1、了解与数据结构相关的概念（集合、数据、数据元素、数据项、关键字、元 素之间的关系等）。 数据：所有能被输入到计算机中，且能被计算机处理的符号的 集合。是计算机操作的对象的总称。是计算机处理的信息的某种特定 的符号表示形式。 数据元素：是数据（集合）中的一个“个体”，数据结构中的基 本单位，在计算机程序常作为一个整体来考虑和处理。 数据项：是数据结构中讨论的最小单位，数据元素可以是一个或 多个数据项的组合 关键码：也叫关键字（Key），是数据元素中能起标识作用的数据 项。 其中能起到唯一标识作用的关键码称为主关键码（简称主码）； 否则称为次关键码。通常，一个数据元素只有一个主码，但可以有多 个次码。 关系：指一个数据集合中数据元素之间的某种相关性。 数据结构：带“结构”的数据元素的集合。这里的结构指元素之 间存在的关系。 数据类型：是一个值的集合和定义在此集合上的一组操作的总 称。 2、掌握数据结构的基本概念、数据的逻辑结构（四种）和物理结构（数据元素 的表示与关系的表示、两类存储结构：顺序存储结构和链式存储结构）。 数据结构包括逻辑结构和物理结构两个层次。 数据的逻辑结构：是对数据元素之间存在的逻辑关系的一种抽象的描述，可以用一个数据元素的集合和定义在此集合上的若干关系来表示 逻辑结构有四种：线性结构、树形结构、图状结构、集合结构数据的物理结构：是其逻辑结构在计算机中的表示或实现，因此又称其为存储结构。 存储结构：顺序存储结构和链式存储结构 顺序存储结构：利用数据元素在存储器中相对位置之间的某种特定的关系来表示数据元素之间的逻辑关系； 链式存储结构：除数据元素本身外，采用附加的“指针”表示数据元素之间的逻辑关系。 3、了解算法分析的基本方法，掌握算法时间复杂度相关的概念。 算法：是为了解决某类问题而规定的一个有限长的操作序列 或处理问题的策略 一个算法必须满足以下五个重要特性：1．有穷性2．确定性3．可行性4．有输入 5．有输出 设计算法时，通常还应考虑满足以下目标： 1.正确性， 2.可读性， 3.健壮性 4.高效率与低存储量需求 ●通俗地讲，算法是解决问题的方法，严格地说，算法是对特定问题求解步骤的一种描述， 是指令的有限序列。 ●算法还必须满足一下五个重要特性：输入、输出、有穷性、确定性、可行性。 ●程序（Program）是对一个算法使用某种程序设计语言的具体实现，原则上，算法可以 用任何一种程序设计语言来实现。 什么是算法的计算复杂性？ ●算法分析指的是对算法所需要的两种计算机资源——时间和空间(时间复杂性和空间复 杂性进行估算，所需要的资源越多，该算法的复杂性就越高。 ●表示计算复杂性的O你掌握了？ 若存在两个正的常数c和n0，对于任意n≥n0，都有T(n)≤c×f(n)，则称T(n)=O(f(n))（或称算法在O(f(n))中）。 我们主要介绍了哪几种算法设计方法？ 分治法：将一个难以直接解决的大问题，分割成一些规模较小的子问题，以便各个击破，分而治之。 减治法：减治法在将原问题分解为若干个子问题后，利用了规模为n的原问题的解与较小规模（通常是n/2）的子问题的解之间的关系，这种关系通常表现为： （1）原问题的解只存在于其中一个较小规模的子问题中； （2）原问题的解与其中一个较小规模的解之间存在某种对应关系。 由于原问题的解与较小规模的子问题的解之间存在这种关系，所以，只需求解其中 一个较小规模的子问题就可以得到原问题的解。 动态规划法、贪心算法、回溯算法、概率 RAM程序 分治法------合并排序 设算法4.3对n个元素排序的时间复杂性为T(n)，则该二路归并排序算法存在如下递推式： 二路归并排序的时间代价是O(nlog2n)。 所需空间只要O(m+n+min(m, n))的空间就够了(假设两个合并串的长度分别为m和n)。 分治法------快速排序专题1：算法初步知识点及典型例题(原卷版)
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