算法设计与分析报告期末备考知识点总结材料
算法设计与分析重点总结
算法设计与分析重点总结考试题型：选择 2* 10个填空2* 10个简答 3* 4个程序分析填空 4* 4个综合（代码）8* 4个第⼀章基础知识1.算法的定义算法就是解决问题的⽅法，是解决某⼀特定问题的⼀组有穷指令的序列，是完成⼀个任务所需要的具体步骤和⽅法2.算法的特征有限性 ⼀个算法总是在执⾏了有穷步的运算之后终⽌确定性：算法的每种运算必须要有确切的定义，不能有⼆义性。
输⼊：每个算法有0个或多个输⼊。
所谓0个输⼊是指算法本⾝定出了初始条件。
输出：⼀个算法产⽣⼀个或多个输出，这些输出是同输⼊有某种特定关系的量可⾏性：算法中有待实现的运算都是基本的运算，原理上每种运算都能由⼈⽤纸和笔在有限的时间内完成。
（实数的算术运算是“不能⾏”的）3.计算过程只满⾜确定性、能⾏性、输⼊、输出四个特性但不⼀定能终⽌的⼀组规则4.算法的有穷性意味着不是所有的计算机程序都是算法5.算法正确性证明数学归纳法，反例：能够使算法运⾏失败的输⼊实例6.算法的好坏：通过数学⽅法进⾏分析，时间复杂度，空间复杂度，循环次数（归并，快排，贪⼼的复杂度）7.算法运⾏中主要影响运⾏时间的语句是基本操作，即占有最多⽐例的语句8.时间复杂度分析：1）确定⽤来表⽰问题规模的变量；2）确定算法的基本操作；3）写出基本操作执⾏次数的函数（运⾏时间函数）；4）如果函数依赖输⼊实例，则分情况考虑：最坏情况、最好情况、平均情况；5）只考虑问题的规模充分⼤时函数的增长率，⽤渐近符号O 、Θ、Ω 、o 来表⽰。
6）常⽤O和Θ9.基本操作算法中的某个初等操作，基本操作的选择，必须反映出该操作随着输⼊规模的增加⽽变化的情况第⼆章递归算法1.递归若⼀个对象部分地包含它⾃⼰, 或⽤它⾃⼰给⾃⼰定义, 则称这个对象是递归的；若⼀个过程直接地或间接地调⽤⾃⼰, 则称这个过程是递归的过程。
分为直接递归和间接递归2.特点（1）将问题分解成为形式上更加简单的⼦问题来进⾏求解，递归过程⼀般通过函数或⼦过程来实现（2）问题求解规模缩⼩,把问题转化为规模缩⼩了的同类问题的⼦问题（3）相邻两次重复之间有紧密的联系（4）是否收敛，即终⽌条件3.使⽤递归的三种情况问题的定义数据结构问题求解的过程4.递归模型递归边界（递归的终⽌条件）和递归体5.过程先将整个问题划分为若⼲个⼦问题,通过分别求解⼦问题,最后获得整个问题的解。
算设计与分析复习要点总结
1. 算法定义：算法是解决问题的方法或过程。
算法的性质：输入：一个算法有零个或多个输入。
输出：一个算法有一个或多个输出。
确定性：算法中每一条指令必须有确切的含义，不存在二义性。
可行性：算法中的每条指令执行次数有限，执行时间时间也有限。
2.程序是算法用某种程序设计语言的具体实现，程序可以满足算法的有限性。
最基本的运算有：赋值运算，算数运算，逻辑运算，关系运算。
3. 数据分为，对象数据，结果数据，他们可以是所有类型中的任何一种类型。
表示方式有集合(枚举)，结构体，指针。
数据类型分为：boolean,byte,char,double,float,int,long,short.4. 描述算法的几种方式：自然语言方式，表格方式，图标（流程图），伪码语言(类程序设计语言)。
5. 算法的复杂性：是该算法所需要的计算机资源的多少，时间资源的量称为时间复杂性和空间资源的量称为空间复杂性。
用n，i，a表示算法要解的问题的规模，算法的输入，算法本身，而且c表示复杂性，应该有c=f（n，i，a）。
5.递归：直接或间接的调用本身的算法成为递归算法。
用函数自身给出定义的函数成为递归函数。
阶乘函数；n！={1 n=0；n（n-1）！n>0；}Public static int factorial(int n){If (n==0)return 1;Return n* factorial (n-1);}斐波那契（Fibonacci）数列F(n)= 1 n==0,1; F(n-1)+F(n-2) n>1;Public static int fib(int n){ if (n<=1) return 0;if (n>1) return fib(n-1)+fib(n-2);}排列问题：Public static void perm (obejt[]list,int k,int m){If (k==m){For (int i=0;i<=m;i++)System.out.print(list[i])System.out.println() }ElseFor (int i=k;i<=m;i++){mymath.swap(list ,k,i);Perm(list,k+1,m);Mymath.swap(list ,k,i); }}整数划分问题Public static int q(int n ,int m ){if ((n<1)||(m<1))return 0;If((n==1)||(m==1))return 1;If(n<m)return q(n,m-1)+1;Return q(n,m-1)+q(n-m,m);}6.系统需要在运行调用算法前先完成3件事情：1.为所有实参指针，返回地址等信息给被调用算法。
!算法设计与分析总复习
!算法设计与分析总复习算法设计与分析是计算机科学中非常重要的一个领域，它涉及到了算法的设计、性能分析和优化等方面。
在准备考试之前，我们需要对算法设计与分析的基本概念和常用算法进行全面复习。
一、算法设计与分析基本概念1.算法的定义：算法是一系列解决特定问题的有限步骤。
2.算法的特性：算法具有明确性、有限性、确定性和输入/输出。
3.算法的正确性：算法必须能够解决问题，并得到正确的答案。
4.算法的效率：算法的时间复杂度和空间复杂度是衡量算法效率的重要指标。
二、常用算法1.排序算法：常见的排序算法包括冒泡排序、插入排序、选择排序、快速排序、归并排序等。
需要了解每种排序算法的思想、时间复杂度和空间复杂度，并能够对其进行实现和优化。
2.查找算法：常用的查找算法包括顺序查找、二分查找、哈希查找等。
需要了解每种查找算法的思想和时间复杂度，并能够对其进行实现和应用。
3. 图算法：图算法包括深度优先（DFS）、广度优先（BFS）、最短路径算法（Dijkstra算法、Floyd算法）等。
需要了解这些算法的思想、时间复杂度和应用场景，并能够对其进行实现和应用。
4.动态规划算法：动态规划算法适用于具有重叠子问题和具有最优子结构性质的问题。
需要了解动态规划算法的基本思想、时间复杂度和应用场景，并能够对具体问题进行动态规划的设计和实现。
5.贪心算法：贪心算法常用于解决最优化问题，每一步都选择当前最优解，以期最终达到全局最优解。
需要了解贪心算法的基本思想、时间复杂度和应用场景，并能够对具体问题进行贪心算法的设计和实现。
三、算法的时间复杂度和空间复杂度1. 时间复杂度：算法的时间复杂度表示算法的执行时间和输入数据规模之间的关系。
常见的时间复杂度有O(1)、O(logn)、O(n)、O(nlogn)、O(n^2)等。
需要掌握各种时间复杂度的计算方法和复杂度的比较。
2.空间复杂度：算法的空间复杂度表示算法的内存消耗和输入数据规模之间的关系。
算法设计与分析期末资料总结
1、用计算机求解问题得步骤:1、问题分析2、数学模型建立3、算法设计与选择4、算法指标5、算法分析6、算法实现7、程序调试8、结果整理文档编制2、算法定义:算法就是指在解决问题时,按照某种机械步骤一定可以得到问题结果得处理过程3、算法得三要素1、操作2、控制结构3、数据结构算法具有以下5个属性:有穷性:一个算法必须总就是在执行有穷步之后结束,且每一步都在有穷时间内完成。
确定性:算法中每一条指令必须有确切得含义。
不存在二义性。
只有一个入口与一个出口可行性:一个算法就是可行得就就是算法描述得操作就是可以通过已经实现得基本运算执行有限次来实现得。
输入:一个算法有零个或多个输入,这些输入取自于某个特定对象得集合。
输出:一个算法有一个或多个输出,这些输出同输入有着某些特定关系得量。
算法设计得质量指标:正确性:算法应满足具体问题得需求;可读性:算法应该好读,以有利于读者对程序得理解;健壮性:算法应具有容错处理,当输入为非法数据时,算法应对其作出反应,而不就是产生莫名其妙得输出结果。
效率与存储量需求:效率指得就是算法执行得时间;存储量需求指算法执行过程中所需要得最大存储空间。
一般这两者与问题得规模有关。
经常采用得算法主要有迭代法、分而治之法、贪婪法、动态规划法、回溯法、分支限界法迭代法基本思想:迭代法也称“辗转法”,就是一种不断用变量得旧值递推出新值得解决问题得方法。
解题步骤:1、确定迭代模型。
根据问题描述,分析得出前一个(或几个)值与其下一个值得迭代关系数学模型。
2、建立迭代关系式。
迭代关系式就就是一个直接或间接地不断由旧值递推出新值得表达式,存储新值得变量称为迭代变量3、对迭代过程进行控制。
确定在什么时候结束迭代过程,这就是编写迭代程序必须考虑得问题。
不能让迭代过程无休止地重复执行下去。
迭代过程得控制通常可分为两种情况:一种就是所需得迭代次数就是个确定得值,可以计算出来;另一种就是所需得迭代次数无法确定。
算法设计与分析期末总结
算法设计与分析期末总结一、课程概述算法设计与分析是计算机科学与技术专业核心课程之一，主要讲解算法的设计与分析方法。
通过学习该课程，我对算法设计和分析的基本概念、方法和工具有了深入的了解和掌握。
以下是我在该课程中的学习心得与总结。
二、学习内容1. 算法设计与分析的基本概念：学习了算法的定义、算法的设计、算法的复杂度等基本概念，了解了算法在计算中的重要性。
2. 分治法与递归法：学习了分治法与递归法的基本思想与原理，并运用分治法与递归法设计了一些典型的算法，如归并排序、快速排序等。
3. 动态规划：学习了动态规划的基本思想与原理，并通过实例学习了如何应用动态规划解决实际问题，如最长公共子序列问题、背包问题等。
4. 贪心算法：学习了贪心算法的基本思想与原理，并运用贪心算法解决了一些经典问题，如活动选择问题、霍夫曼编码问题等。
5. 图算法：学习了图的基本概念与遍历算法，了解了图的存储结构与遍历算法的实现，掌握了图的广度优先搜索与深度优先搜索算法。
6. NP完全问题与近似算法：学习了NP完全问题的定义与判定方法，了解了NP完全问题的困难性，学习了近似算法的设计与分析方法，并运用近似算法解决了一些实际问题。
三、学习方法1. 阅读教材与参考书籍：在课程学习过程中，我认真阅读了教材和相关参考书籍，对于课上讲解的概念和算法有了更深入的理解。
2. 完成编程作业：课程布置了一些编程作业，通过编写代码实现算法，我进一步理解了算法的具体实现细节。
3. 解题训练与思考：课程中也布置了一些习题和思考题，通过解题训练和思考，我进一步巩固了算法设计与分析的基本概念和方法。
四、学习收获1. 对算法设计与分析的基本概念与方法有了深入了解和掌握。
2. 对算法的复杂度分析方法和技巧有了更清晰的认识。
3. 加强了问题抽象和建模的能力，能够将实际问题转化为算法设计与分析的问题。
4. 提高了编程能力和算法实现的技巧，能够编写高效、优雅的代码。
5. 培养了思考和解决问题的能力，对于复杂的问题能够进行分析、拆解和解决。
算法设计与分析复习要点
算法设计与分析的复习要点第一章：算法问题求解基础算法是对特定问题求解步骤的一种描述，它是指令的有限序列。
一．算法的五个特征：1．输入：算法有零个或多个输入量；2．输出：算法至少产生一个输出量；3．确定性：算法的每一条指令都有确切的定义，没有二义性；4．可行性：算法的每一条指令必须足够基本，它们可以通过已经实现的基本运算执行有限次来实现；5．有穷性：算法必须总能在执行有限步之后终止。
二．什么是算法？程序与算法的区别1．笼统地说，算法是求解一类问题的任意一种特殊的方法；较严格地说，算法是对特定问题求解步骤的一种描述，它是指令的有限序列。
2．程序是算法用某种程序设计语言的具体实现；算法必须可终止，程序却没有这一限制；即：程序可以不满足算法的第5个性质“有穷性”。
三．一个问题求解过程包括：理解问题、设计方案、实现方案、回顾复查。
四．系统生命周期或软件生命周期分为：开发期：分析、设计、编码、测试；运行期：维护。
五．算法描述方法：自然语言、流程图、伪代码、程序设计语言等。
六．算法分析：是指对算法的执行时间和所需空间的估算。
算法的效率通过算法分析来确定。
七．递归定义：是一种直接或间接引用自身的定义方法。
一个合法的递归定义包括两部分：基础情况和递归部分；基础情况：以直接形式明确列举新事物的若干简单对象；递归部分：有简单或较简单对象定义新对象的条件和方法八．常见的程序正确性证明方法：1.归纳法：由基础情况和归纳步骤组成。
归纳法是证明递归算法正确性和进行算法分析的强有力工具；2.反证法。
第二章：算法分析基础一．会计算程序步的执行次数（如书中例题程序2-1,2-2,2-3的总程序步数的计算）。
二．会证明5个渐近记法。
（如书中P22-25例2-1至例2-9）三．会计算递推式的显式。
（迭代法、代换法，主方法）四．会用主定理求T(n)=aT(n/b)+f(n)。
（主定理见P29，如例2-15至例2-18）五．一个好的算法应具备的4个重要特征：1.正确性：算法的执行结果应当满足预先规定的功能和性能要求；2.简明性：算法应思路清晰、层次分明、容易理解、利于编码和调试；3.效率：算法应有效使用存储空间，并具有高的时间效率；4.最优性：算法的执行时间已达到求解该类问题所需时间的下界。
算法设计与分析期末备考知识点总结
算法设计与分析期末备考知识点总结●通俗地说，算法是解决咨询题的办法，严格地讲，算法是对特定咨询题求解步骤的一种描述，是指令的有限序列。
●算法还必须满脚一下五个重要特性：输入、输出、有穷性、确定性、可行性。
●程序（Program）是对一具算法使用某种程序设计语言的具体实现，原则上，算法能够用任何一种程序设计语言来实现。
啥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——时刻和空间(时刻复杂性和空间复杂性举行估算，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，关于任意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）。
我们要紧介绍了哪几种算法设计办法？分治法：将一具难以直截了当解决的大咨询题，分割成一些规模较小的子咨询题，以便各个击破，分而治之。
减治法：减治法在将原咨询题分解为若干个子咨询题后，利用了规模为n 的原咨询题的解与较小规模（通常是n/2）的子咨询题的解之间的关系，这种关系通常表现为：（1）原咨询题的解只存在于其中一具较小规模的子咨询题中；（2）原咨询题的解与其中一具较小规模的解之间存在某种对应关系。
由于原咨询题的解与较小规模的子咨询题的解之间存在这种关系，因此，只需求解其中一具较小规模的子咨询题就能够得到原咨询题的解。
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个元素排序的时刻复杂性为T(n)，则该二路归并排序算法存在如下递推式：二路归并排序的时刻代价是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不为m和n)。
分治法------快速排序在最好事情下在具有n个记录的序列中，一次划分需要对整个待划分序列扫描一遍，则所需时刻为O(n)。
时刻复杂度为O(nlog2n)。
在最坏事情下必须通过n-1次递归调用才干把所有记录定位，而且第i趟划分需要通过n-i 次关键码的比较才干找到第i个记录的基准位置，所以，总的比较次数为：时刻复杂度为O(n2)分治法------最大子段递推式：算法时刻复杂度：O(nlog2n)分治法------棋盘覆盖咨询题T(k)满脚如下递推式：分治法------循环赛日安排咨询题基本语句的执行次数是：算法的其时刻复杂性为O(4k)。
算法分析与设计考前复习重点
分治法中的各个子问题是独立的（即不包含公共的子问题），因此一旦递归地求出各子问题的解后，便可自下而上地将子问题的解合并成问题的解。不足之处：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。
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性质(4)有限性。
2算法分析是对算法所需要的两种计算机资源——时间和空间进行估算。
3何谓递归？构成递归需具备的2个条件（要素）。
递归(recursion)是数学与计算机科学中的基本概念。直接或间接地调用自身的算法称为递归算法。用函数自身给出定义的函数称为递归函数。
动态规划法通常以自底向上的方式求解各个子问题，而贪心法则通常以自顶向下的方式做出一系列的贪心选择。
10、什么是最优子结构性质？动态规划法如何利用问题的最优子结构性质求解问题的最优解？（利用问题的最优子结构性质，以自底向上的方式递归地从子问题的最优解逐步构造出整个问题的最优解。最优子结构是问题能用动态规划算法求解的前提。）
该问题可以分解为若干个规模较小的相同问题，即该问题具有结构自相似性质
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。
6、求解背包问题和0/1背包问题的约束条件有什么不同？
7、动态规划法和分治法之间有什么共同点？有什么不同点？
动态规划的实质是分治思想和解决冗余
（1）最近邻点策略：从任意城市出发，每次在没有到过的城市中选择最近的一个，直到经过了所有的城市，最后回到出发城市。
最近顶点策略：任选一个顶点，并以此建立起生成树，每一步的贪心选择是简单地把不在生成树中的最近顶点添加到生成树中。
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●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
在最好情况下在具有n个记录的序列中，一次划分需要对整个待划分序列扫描一遍，则所需时间为O(n)。
时间复杂度为O(nlog2n)。
在最坏情况下必须经过n-1次递归调用才能把所有记录定位，而且第i趟划分需要经过n-i 次关键码的比较才能找到第i个记录的基准位置，因此，总的比较次数为：
时间复杂度为O(n2)
分治法------最大子段
递推式：算法时间复杂度：O(nlog2n) 分治法------棋盘覆盖问题
T(k)满足如下递推式：
分治法------循环赛日安排问题
基本语句的执行次数是：
算法的其时间复杂性为O(4k)。
顺序统计问题：
算法１找出n个元素中的第k个最小元素
输入：从一个有线性序的集合中抽出的n个元素的序列S及一个整数k，1≤k≤n。
输出：S中的第k个最小元素
算法2
算法2的期望时间是O(n)。
最坏情况O(n2) 减治-----插入排序（手工题）
堆的概念：
n个元素的序列{K1,K2,…..Kn}，当且仅当满足
动态规划求解TSP问题
注：用动态规划解决TSP问题，算法的时间复杂性为O(n22n)。
和蛮力法相比，动态规划法求解TSP问题，把原来的时间复杂性是O(n!)的排列问题，转化为组合问题，从而降低了算法的时间复杂性，但它仍需要指数时间。
但遗憾的是这一动态规划算法需要O(n2n)的空间。
当n较大时，空间难以满足。
多段图的最短路径算法：
1．For (i=1; i<=n; i++)
COST[i]=0;初始化：数组cost[n]初始化为最大值，数组path[n]初始化为-1；2．for (i=n-2; i>=0; i--)
2.1 对顶点i的每一个邻接点j，根据
cost[i]=min{cij+cost[j]} (i≤j≤n且顶点j是顶点i的邻接点)计算cost[i];
2.2 根据path[i]=使cij+cost[j]最小的j 计算path[i];
3．输出最短路径长度cost[0];
4. 输出最短路径经过的顶点：
4.1 i=0
4.2 循环直到path[i]=n-1
4.2.1 输出path[i];
4.2.2 i=path[i];
最优二叉查找树算法：
最优二叉查找树是以这n个记录构成的二叉查找树中具有最少平均比较次数的二叉查找树，即最小，其中pi是记录ri的查找概率，ci是在二叉查找树中查找ri的比较次数。
回溯法----解空间树的动态搜索过程
注：搜索过程中，采用两种策略避免无效搜索：
1.用约束条件剪去得不到可行解的子树；
2.用目标函数剪去得不到最优解的子树。
例一:对于n=3的0/1背包问题，三个物品的重量为{20, 15, 10}，价值为{20, 30, 25}，背包容量为25，从图8.2所示的解空间树的根结点开始搜索，搜索过程如下:
(注：树枝左侧为1，右侧为0，1代表装包，0代表不装包，从上到下每一层代表一个物体) 例二:对于n=4的TSP问题，解空间树如下：代价矩阵C如下：
1.目标函数初始化为∞；
2.从结点1选择第1棵子树到结点2，表示在图中从顶点1出发；
3.从结点2选择第1棵子树到达结点3，表示在图中从顶点1到顶点2，依代
价矩阵可知路径长度为3；
4.从结点3选择第1棵子树到达结点4，表示在图中从顶点2到顶点3，依代
价矩阵可知路径长度为3+2=5；
5.从结点4选择唯一的一棵子树到结点5，表示在图中从顶点3到顶点4，路
径长度为5+2=7，结点5是叶子结点，找到了一个可行解，路径为1→2→3
→4→1，路径长度为7+3=10，目标函数值10成为新的下界，也就是目前的最优解；
6.从结点5回溯到结点4，再回溯到结点3，选择结点3的第2棵子树到结点6，
表示在图中从顶点2到顶点4，路径长度为3+8=11，超过目标函数值10，因此，对以结点6为根的子树实行剪枝；
搜索后的结果图：
回溯法----图着色问题的算法
用m种颜色为一个具有n个顶点的无向图着色
设数组color[n]表示顶点的着况，回溯法求解m着色问题的算法如下：
回溯法----n皇后问题的算法。