算法分析与设计大作业
算法分析与设计作业参考答案
算法分析与设计作业参考答案《算法分析与设计》作业参考答案作业⼀⼀、名词解释：1.递归算法：直接或间接地调⽤⾃⾝的算法称为递归算法。
2.程序：程序是算法⽤某种程序设计语⾔的具体实现。
⼆、简答题：1.算法需要满⾜哪些性质？简述之。
答：算法是若⼲指令的有穷序列，满⾜性质：（1）输⼊：有零个或多个外部量作为算法的输⼊。
（2）输出：算法产⽣⾄少⼀个量作为输出。
（3）确定性：组成算法的每条指令清晰、⽆歧义。
（4）有限性：算法中每条指令的执⾏次数有限，执⾏每条指令的时间也有限。
2.简要分析分治法能解决的问题具有的特征。
答：分析分治法能解决的问题主要具有如下特征：（1）该问题的规模缩⼩到⼀定的程度就可以容易地解决；（2）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；（3）利⽤该问题分解出的⼦问题的解可以合并为该问题的解；（4）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。
3.简要分析在递归算法中消除递归调⽤，将递归算法转化为⾮递归算法的⽅法。
答：将递归算法转化为⾮递归算法的⽅法主要有：（1）采⽤⼀个⽤户定义的栈来模拟系统的递归调⽤⼯作栈。
该⽅法通⽤性强，但本质上还是递归，只不过⼈⼯做了本来由编译器做的事情，优化效果不明显。
（2）⽤递推来实现递归函数。
（3）通过Cooper 变换、反演变换能将⼀些递归转化为尾递归，从⽽迭代求出结果。
后两种⽅法在时空复杂度上均有较⼤改善，但其适⽤范围有限。
三、算法编写及算法应⽤分析题： 1.冒泡排序算法的基本运算如下： for i ←1 to n-1 dofor j ←1 to n-i do if a[j]交换a[j]、a[j+1]；分析该算法的时间复杂性。
答：排序算法的基本运算步为元素⽐较，冒泡排序算法的时间复杂性就是求⽐较次数与n 的关系。
（1）设⽐较⼀次花时间1；（2）内循环次数为：n-i 次,（i=1,…n ），花时间为：∑-=-=in j i n 1)(1（3）外循环次数为：n-1，花时间为：2.设计⼀个分治算法计算⼀棵⼆叉树的⾼度。
算法设计与分析报告大作业
算法分析与设计大作业班级： 12信科姓名：郭倩南学号： 1242155105完成日期： 2015-6-4指导教师：陈平序号选定题目所用算法设计技术1数字三角形问题动态规划2集合划分问题分治法回溯法3求子集问题评分：大作业报告1、数字三角形问题一、问题描述对于给定的由n行数字组成的数字三角形，计算从三角形的底至顶的路径经过的数字和的最大值。
如：73 88 1 02 7 4 44 5 2 6 5二、实验内容与实验步骤实验内容:输入数据的第1 行是数字三角形的行数n，1<=n<=100。
接下来n行是数字三角形各行中的数字。
所有数字在0..99之间实验步骤:1、首先证明该问题满足最优化原理最优化原理：一个最优化策略具有这样的性质，不论过去状态和决策如何，对前面的决策所形成的状态而言，余下的诸决策必须构成最优策略。
简而言之，一个最优化策略的子策略总是最优的。
2、建立动态规划函数3、填表三、实验环境Window7系统，vc++6.0软件四、问题分析由观察数字三角形可知，从数字三角形的顶层出发，下一层选择向左还是向右取决于两个4层数字三角形的最大数字和，而对于第四层的决定取决于第三层的最大数字和，依次类推，可知该问题是多阶段决策最优化问题，并且划分出来的子问题是相互重叠的，所以该问题采用动态规划法解决动态规划：与分治法相似，把问题分解按层次分成子问题，直到可以直接求解的子问题，然后一级一级地向上求解。
与分治法的出别在于：动态规划适用有许多重复子问题出现的问题，它保存已求出问题的解。
73 8 3 88 1 0 8 1 1 02 7 4 4 2 7 4 7 4 4 4 5 2 6 5 4 5 2 6 5 2 6 5一个五层数字三角形子问题〔1〕子问题〔2〕五、问题解决〔1〕根据对问题的分析，写出解决方法。
1、证明：S,S1,S2,..Sn,t是从S到t的一条数字和最大的路径，从源点S开始，设从S到下一段的顶点S1已经求出，如此问题转化为求从S1到t的数字和最大的路径，显然S1，S2，...Sn,t一定构成一条从S1到t的数字和最大值的路径，如假如不然，设S1，r1,r2,....rq,t是一条数字和最大的路径，如此S,S1，r1,r2,....rq,t的路径经过数字和的最大值比S,S1，S2，...Sn,t的路径数字和更大，从而导致矛盾，所以数字三角形问题满足最优性原理。
算法设计与分析大作业评分标准
课号：____CK5J08A ___ 课名：_____算法设计与分析______教师: ________________期末大作业要求：在以下几种方式中任选一种一．算法实际应用题任务要求：1．完成一个有一定实用性的程序，其中包含稍复杂的算法模块，算法输入和输出必须显示在图形界面上，最好能把算法运行过程展现在图形界面上。
2．撰写算法设计报告，描述算法设计流程，分析算法效率。
3．进行答辩。
评分标准：1．图形界面的操作方便性与对算法的展现程度(30分)2．算法的复杂程度和算法效率和实用性(30分)3．算法设计流程的解释的清晰度和算法效率分析的准确度(30分)4．答辩10分，采用教师提问学生回答和解释的形式，学生若不能自圆其说、对自己设计的算法流程也讲不清楚，则判定为抄袭，整个大作业为0分。
参考题目：1．算242．倒油3．趣味算式4．马步问题5．单源最短路径6．最小生成树7．工作分配8．2*2*2魔方9．长江游艇10．推箱子11．华容道12．文件搜索13．………..二．ACM算法设计题任务要求：1.完成2道及2道以上ACM算法设计题，题目由教师给定并公布在OJ系统中，学生限定时间内(2个小时)，在其中选做2题以上，正确性也由OJ系统判定，并参照OJ系统的标准，形成排名。
完成数量不到2题的，不管排名如何，整个大作业都判定为不及格。
2.为所完成的每道题目撰写解题报告，描述设计思路与流程，分析课号：____CK5J08A ___ 课名：_____算法设计与分析______教师: ________________程序的时空效率。
评分标准：1.算法设计能力(60分)，主要根据OJ系统中的排名来评定，部分提交的题目有抄袭嫌疑的学生，教师对其进行质询答辩，采用问答形式，学生若对其提交正确的任何题目，无法通过质询答辩，则判定为抄袭，整个大作业为0分。
2.算法表述与分析能力(40分)，根据提交的解题报告中，对算法流程的描述的清晰程度，对算法时空效率的分析的准确程度，进行评定。
算法分析与设计作业及参考答案样本
《算法分析与设计》作业( 一)本课程作业由两部分组成。
第一部分为”客观题部分”, 由15个选择题组成, 每题1分, 共15分。
第二部分为”主观题部分”,由简答题和论述题组成, 共15分。
作业总分30分, 将作为平时成绩记入课程总成绩。
客观题部分:一、选择题( 每题1分, 共15题)1、递归算法: ( C )A、直接调用自身B、间接调用自身C、直接或间接调用自身 D、不调用自身2、分治法的基本思想是将一个规模为n的问题分解为k个规模较小的字问题, 这些子问题: ( D )A、相互独立B、与原问题相同C、相互依赖D、相互独立且与原问题相同3、备忘录方法的递归方式是:( C )A、自顶向下B、自底向上C、和动态规划算法相同D、非递归的4、回溯法的求解目标是找出解空间中满足约束条件的:( A )A、所有解B、一些解C、极大解D、极小解5、贪心算法和动态规划算法共有特点是: ( A )A、最优子结构B、重叠子问题C、贪心选择D、形函数6、哈夫曼编码是: ( B)A、定长编码B、变长编码C、随机编码D、定长或变长编码7、多机调度的贪心策略是: ( A)A、最长处理时间作业优先B、最短处理时间作业优先C、随机调度D、最优调度8、程序能够不满足如下性质: ( D )A、零个或多个外部输入B、至少一个输出C、指令的确定性D、指令的有限性9、用分治法设计出的程序一般是: ( A )A、递归算法B、动态规划算法C、贪心算法D、回溯法10、采用动态规划算法分解得到的子问题:( C )A、相互独立B、与原问题相同C、相互依赖D、相互独立且与原问题相同11、回溯法搜索解空间的方法是: ( A )A、深度优先B、广度优先C、最小耗费优先D、随机搜索12、拉斯维加斯算法的一个显著特征是它所做的随机选性决策有可能导致算法: ( C )A、所需时间变化B、一定找到解C、找不到所需的解D、性能变差13、贪心算法能得到: ( C )A、全局最优解B、 0-1背包问题的解C、背包问题的解 D、无解14、能求解单源最短路径问题的算法是: ( A )A、分支限界法B、动态规划C、线形规划D、蒙特卡罗算法15、快速排序算法和线性时间选择算法的随机化版本是:( A )A、舍伍德算法B、蒙特卡罗算法C、拉斯维加斯算法D、数值随机化算法主观题部分:二、写出下列程序的答案( 每题2.5分, 共2题)1、请写出批处理作业调度的回溯算法。
东师《算法分析与设计》2022年秋学期在线作业1
《算法分析与设计》2022年秋学期在线作业1一、单选题共20题，40分1字符串”China Beijing”的长度是（）A12B13C14D15正确答案：B2一棵二叉树中共有70个叶子结点与80个度为1的结点，则该二叉树的总结点数为（）A219B221C229D231正确答案：A3栈和队列的共同点是（）A都是先进先出B都是先进后出C只允许在端点处插入和删除元素D没有共同点正确答案：C4使用简单选择排序法对n个数进行排序要进行()趟比较。
AnBn-1Cn+1D不一定正确答案：B5下面给出的四种排序方法中，排序过程中的比较次数与排序方法无关的是()。
A选择排序法B插入排序法C快速排序法D堆积排序法正确答案：A6图中有关路径的定义是（）。
A由顶点和相邻顶点序偶构成的边所形成的序列B由不同顶点所形成的序列C由不同边所形成的序列D上述定义都不是正确答案：A7执行memset(s,'a',4)后，s的值为（）。
A"aaaa"B"a4"C"4a"D"eeee"正确答案：A8一个算法的评价主要从空间复杂度和()来考虑。
A时间复杂度B算法有效性C算法有穷性D算法可读性正确答案：A9下面的时间复杂度按数量级递增的顺序排列，正确的是注释从功能上可以分为()。
A平方阶O(n2)，对数阶O(log2n)，指数阶O(2n)B线性对数阶O(nlog2n)，指数阶O(2n)，立方阶O(n3)C常数阶O(1)，线性阶O(n)，指数阶O(2n)Dk次方阶O(nk)，指数阶O(2n)，对数阶O(log2n)正确答案：C10()嵌在源程序体中，用于描述其后的语句或程序段做什么工作，也就是解释下面要做什么，或是执行了下面的语句会怎么样。
而不要解释下面怎么做，因为程序本身就是怎么做。
A文件注释B函数注释C功能注释D程序注释正确答案：C11n个结点的完全有向图含有边的数目（）。
《算法分析与设计》课后作业
《算法分析与设计》各章课后作业第一章 课后作业1. 设某算法在输入规模为n 时的计算时间为T(n)=10*2n。
若在甲台计算机上实现并完成该算法的时间为t 秒，现有一台运行速度是甲的64倍的另一台计算机乙，问在乙计算机上用同一算法在t 秒内能解决的问题的规模是多大？2.按照渐近阶从低到高的顺序排列以下表达式：4n 2，logn ，3n，20n ，2，n 2/3。
又n!应该排在哪一位？第二章 课后作业1. 用展开法求解下列递推关系：T(n)=⎩⎨⎧>+=1n )()2/(20n )1(n O n T O，写出T(n)的大O 记号表示。
2. 下面是实现在a[0]<=a[1]<=…<=a[n-1]中搜索x 的二分搜索算法，请根据二分 搜索技术在下划线处填充语句。
算法描述如下： template<class Type>public static int BinarySearch(int []a, int x, int n) { //在a[0]<=a[1]<=…<=a[n-1]中搜索 x // 找到x 时返回其在数组中的位置，否则返回-1 int left = 0; int right = n - 1; while ( ) {int middle = ;if(x == a[middle]) return ; if(x > a[middle]) left = middle + 1; else right= ; }return -1; // 未找到x}第三章课后作业1、选择题。
（1）下列算法中通常以自底向上的方式求解最优解的是（）。
A、备忘录法B、动态规划法C、贪心法D、回溯法（2）备忘录方法是那种算法的变形。
（）A、分治法B、动态规划法C、贪心法D、回溯法（3）矩阵连乘问题的算法可由（）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2．计算题。
算法设计与分析大作业报告
《算法设计与分析大作业报告》班级：学号：姓名：分治法大作业报告问题陈述：编程实现归并排序算法和快速排序算法，输出排序结果。
输入10组相同的数据，验证排序结果和完成排序的比较次数。
分治法基本思想：分治法的基本思想是将问题分解成若干个子问题，然后求解子问题。
子问题较原问题要容易些，先得出子问题的解，由此得出原问题的解，这就是所谓“分而治之”的思想。
算法描述：当要求解一个输入规模为n，且n的取值相当大的问题时，如果问题可以分成k个不同子集合，得到k个不同的可独立求解的子问题，其中1<k≤n，而且子问题与原问题性质相同，原问题的解可由这些子问题的解合并得出。
那末，对于这类问题分治法是十分有效的。
本实验就是通过归并排序和快速排序来体现分治的思想。
1.归并排序的思想：将A（1），……，A（N）分成两个集合，对每个集合单独分类，然后将已分类的两个序列归并成一个含N个元素分好类的元素2.快速排序的思想：选取A的某个元素做为划分元素，然后将其他元素重新排列，使在划分元素以前出现的元素都小于或等于它，在划分元素之后出现的划分元素都大于等于它。
程序代码：#include <stdio.h>#include <time.h>#include <stdlib.h>void MergeSort(int *data,int x,int y,int *temp){ int p,q,m,i=x;if (y-x>1){m = x+(y-x)/2;p = x;q = m;MergeSort(data,x,m,temp);MergeSort(data,m,y,temp);while(p<m||q<y){if (q>=y||(p<m&&data[p]<data[q])){temp[i++] = data[p++];}else{temp[i++] = data[q++];}}for(i=x;i<y;i++)data[i] = temp[i]; }}void HoareSort(int *data,int x,int y){int p=x,q=y-1,temp;while(p<q) {while (q>p&&data[q]>=data[p])q--;if (q>p){temp = data[p],data[p] = data[q],data[q] =temp;p++;}while(q>p&&data[p]<=data[q])p++;if (p<q){temp = data[p],data[p] = data[q],data[q] =temp;q--;}if (p==q) {HoareSort(data,x,p);HoareSort(data,p+1,y);}}}int main(){int data[10],i;int temp[10];srand(time(NULL));for (i=0;i<10;i++){ data[i] = rand()%100; }printf("未排序排序的数据为：\n");for (i=0;i<10;i++){printf("%d ",data[i]);}printf("\n");printf("归并排序的顺序为： \n");MergeSort(data,0,10,temp);for (i=0;i<10;i++){printf("%d ",data[i]); }printf("\n");printf("快速排序的顺序为： \n");HoareSort(data,0,10);for (i=0;i<10;i++){printf("%d ",data[i]);}printf("\n");return 0;}运行结果：结论分析：归并排序和快速排序都是递归排序，但是归并排序是稳定的排序方法，快速排序是不稳定的排序方法。
算法分析与设计作业
最接近点对问题问题此问题分为一维，二维，三维的情况1. 一维: 给定直线上n 个点，找其中一对点，使得在n 个点组成的所有点对中，该点对间的距离最小，这个问题比较简单，是引出二维解法的一个引子，因为一维的直线上的点，相邻点的距离肯定小于相隔的点的距离，只需要考虑相邻点即可。
2. 二维：给定平面上n 个点，找其中一对点，使得在n 个点组成的所有点对中，该点对间的距离最小，这是我们这一问题的重点3. 三维：给定空间上n 个点，找其中一对点，使得在n 个点组成的所有点对中，该点对间的距离最小，此问题是二维的解法的复杂化，具体可以在飞机航线等问题上运用，但在此不多做介绍。
基本思想由于该问题的基本解法是去考察每个点和其他所有点的距离。
因此它的时间复杂度是2()O n ,这样做的效率太低，我们就要去寻找一个更高效的办法：分治法。
1. 因二维的情况太过复杂，先考虑一维的情况中，可以用分治法对其进行分部计算： 把直线分成两部分, 1s 2s ,分别求出其最接近点的距离1d 2d 。
但分割开的地方的两点距离可能小于这两个值，这三个值进行比较之后，得到最后结果。
2. 鉴于此，二维的也可以用此方法进行计算：把待计算的点s 分成两部分1s 2s ，分别求出其最接近点的距离1d 2d 。
但1d 2d 最小的未必是s 中的最小距离d ，它有可能是1s 中的一个点和2s 中的一个点组成的最接近点对。
所以还要考虑1s 中的所有点到2s 中的每一个点的距离，一一比较之后得出一个最小值，再和1d 2d 比较，这就得出了最后结果。
3. 接下来是具体算法实现的步骤：1. 把待计算的点s 分成两部分1s 2s :重要的如何去划分，这里采用在二维平面上的中线（用横坐标的最小值加上最大值的平均数）来划分。
2. 分别求出其最接近点的距离1d 2d :这可以用一个递归来完成。
3. 计算1s 中的所有点到2s 中的每一个点的距离：这个问题是此问题的关键。
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算法分析与设计大作业
摘要：
本文以算法分析与设计为主题，对算法的概念、分析和设计进行了探讨。
首先介绍了算法的概念和基本特征，其次分析了算法的效率和复杂度，并介绍了常用的算法复杂度表示方法。
然后，通过实例分析了几种常用的
排序算法的性能与复杂度，并对它们进行了比较。
最后，总结了算法分析
与设计的重要性，并提出了进一步研究的方向。
一、引言
随着计算机技术的快速发展，算法分析与设计成为计算机领域中的重
要研究方向。
算法是指解决特定问题的具体步骤和方法，是计算机科学的
核心和基础。
算法的效率和复杂度对计算机的性能和运行时间有着直接的
影响，因此算法的分析和设计非常重要。
二、算法的概念和特征
算法是指在有限的时间内解决特定问题的一种方法。
它具有以下特征：输入、输出、确定性、有穷性和可行性。
输入是指算法接受的问题的数据
或信息，输出是指算法求解得到的问题的解。
确定性是指算法在任何情况
下都能够得到相同的结果。
有穷性是指算法在执行有限的步骤后能够终止。
可行性是指算法的每一步都是可行的，即能够被计算机执行。
三、算法的效率和复杂度
算法的效率是指算法解决问题所需要的时间和空间资源的多少。
算法
的复杂度是用来描述算法执行过程中所需要的资源的多少。
常用的算法复
杂度表示方法有时间复杂度和空间复杂度。
时间复杂度表示算法的执行时
间与输入规模之间的关系，用大写O表示。
空间复杂度表示算法所需的空
间资源与输入规模之间的关系，用大写S表示。
四、常用的排序算法及性能与复杂度分析
1.插入排序
插入排序是一种简单直观的排序算法。
它的基本思想是将未排序的元
素逐个插入到已排序的序列中。
插入的过程中，需要比较和移动元素的次
数与未排序序列中的元素个数相关，因此时间复杂度为O(n^2)。
空间复
杂度为O(1)。
2.冒泡排序
冒泡排序是一种重复比较相邻元素并交换位置的排序算法。
它的基本
思想是两两比较相邻元素，如果顺序错误则交换位置。
冒泡的过程中，需
要进行n-1次的比较和交换操作，因此时间复杂度为O(n^2)。
空间复杂
度为O(1)。
3.快速排序
快速排序是一种分治法的排序算法。
它的基本思想是选择一个数作为
基准，将比基准小的数放在左边，比基准大的数放在右边，然后对左右两
个子序列递归地进行快速排序。
快速排序的平均时间复杂度为O(nlogn)，最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)。
空间复杂度为O(logn)。
五、算法分析与设计的重要性
算法分析与设计是计算机科学的基础和核心。
通过对算法的分析和设计，可以提高算法的效率和性能，减少计算机的运行时间和空间消耗。
对
于大规模数据的处理和复杂问题的解决，优化算法非常关键。
此外，对算法进行分析和设计还能提高程序员的编码水平和解决问题的能力。
六、结论与展望
本文主要介绍了算法分析与设计的概念和方法，并通过实例分析了几种常用的排序算法的性能与复杂度。
算法的效率和复杂度对计算机的性能和运行时间有着直接的影响，因此研究和优化算法非常重要。
未来可以进一步研究算法的设计和改进方法，以适应不断变化的计算机环境和需求。
[1] Cormen, T. H., Leiserson, C. E., Rivest, R. L., & Stein,
C. (2024). Introduction to algorithms. MIT press.
[2] Sedgewick, R., & Wayne, K. (2024). Algorithms. Addison-Wesley Professional.。