算法设计与分析课后部分习题答案
算法设计与分析第二版课后习题解答

算法设计与分析基础课后练习答案习题1.14.设计一个计算的算法,n是任意正整数。
除了赋值和比较运算,该算法只能用到基本的四则运算操作。
算法求//输入:一个正整数n 2//输出:。
tep1:a=1;step2:若a*a<n 转step 3,否则输出a;step3:a=a+1转step 2;5. a.用欧几里德算法求gcd(31415,14142)。
. gcd(31415, 14142) = gcd(14142, 3131) = gcd(3131, 1618) =gcd(1618, 1513) = gcd(1513, 105) = gcd(1513, 105) = gcd(105, 43) =gcd(43, 19) = gcd(19, 5) = gcd(5, 4) = gcd(4, 1) = gcd(1, 0) = 1..有a可知计算gcd(31415,14142)欧几里德算法做了11次除法。
连续整数检测算法在14142每次迭代过程中或者做了一次除法,或者两次除法,因此这个算法做除法的次数鉴于1·14142 和2·14142之间,所以欧几里德算法比此算法快1·14142/11 ≈1300 与2·14142/11 ≈2600 倍之间。
6.证明等式gcd(m,n)=gcd(n,m mod n)对每一对正整数m,n都成立.Hint:根据除法的定义不难证明:●如果d整除u和v, 那么d一定能整除u±v;●如果d整除u,那么d也能够整除u的任何整数倍ku.对于任意一对正整数m,n,若d能整除m和n,那么d一定能整除n和r=m mod n=m-qn;显然,若d能整除n和r,也一定能整除m=r+qn和n。
数对(m,n)和(n,r)具有相同的公约数的有限非空集,其中也包括了最大公约数。
故gcd(m,n)=gcd(n,r)7.对于第一个数小于第二个数的一对数字,欧几里得算法将会如何处理?该算法在处理这种输入的过程中,上述情况最多会发生几次?Hint:对于任何形如0<=m<n的一对数字,Euclid算法在第一次叠代时交换m和n, 即gcd(m,n)=gcd(n,m)并且这种交换处理只发生一次.8.a.对于所有1≤m,n≤10的输入, Euclid算法最少要做几次除法?(1次)b. 对于所有1≤m,n≤10的输入, Euclid算法最多要做几次除法?(5次)gcd(5,8)习题1.21.(农夫过河)P—农夫W—狼G—山羊C—白菜2.(过桥问题)1,2,5,10---分别代表4个人, f—手电筒4. 对于任意实系数a,b,c, 某个算法能求方程ax^2+bx+c=0的实根,写出上述算法的伪代码(可以假设sqrt(x)是求平方根的函数)算法Quadratic(a,b,c)//求方程ax^2+bx+c=0的实根的算法//输入:实系数a,b,c//输出:实根或者无解信息f a≠0D←b*b-4*a*cIf D>0temp←2*ax1←(-b+sqrt(D))/tempx2←(-b-sqrt(D))/tempreturn x1,x2else if D=0 return –b/(2*a)else return “no real roots”lse //a=0if b≠0 return –c/belse //a=b=0if c=0 return “no real numbers”else return “no real roots”5.描述将十进制整数表达为二进制整数的标准算法a.用文字描述b.用伪代码描述解答:a.将十进制整数转换为二进制整数的算法输入:一个正整数n输出:正整数n相应的二进制数第一步:用n除以2,余数赋给Ki(i=0,1,2...),商赋给n第二步:如果n=0,则到第三步,否则重复第一步第三步:将Ki按照i从高到低的顺序输出b.伪代码算法DectoBin(n)//将十进制整数n转换为二进制整数的算法//输入:正整数n//输出:该正整数相应的二进制数,该数存放于数组Bin[1...n]中i=1while n!=0 do {in[i]=n%2;=(int)n/2;++;}while i!=0 do{rint Bin[i];--;}9.考虑下面这个算法,它求的是数组中大小相差最小的两个元素的差.(算法略)对这个算法做尽可能多的改进.算法MinDistance(A[0..n-1])//输入:数组A[0..n-1]//输出:the smallest distance d between two of its elements习题1.31.考虑这样一个排序算法,该算法对于待排序的数组中的每一个元素,计算比它小的元素个数,然后利用这个信息,将各个元素放到有序数组的相应位置上去.a.应用该算法对列表”60,35,81,98,14,47”排序b.该算法稳定吗?c.该算法在位吗? 解:a. 该算法对列表”60,35,81,98,14,47”排序的过程如下所示:b.该算法不稳定.比如对列表”2,2*”排序c.该算法不在位.额外空间for S and Count[] 4.(古老的七桥问题)第2章 习题2.17.对下列断言进行证明:(如果是错误的,请举例) a. 如果t(n )∈O(g(n),则g(n)∈Ω(t(n)) b.α>0时,Θ(αg(n))= Θ(g(n)) 解:a. 这个断言是正确的。
算法设计与分析第二版课后习题解答

算法设计与分析第二版课后习题解答算法设计与分析基础课后练习答案习题 4.设计一个计算的算法,n是任意正整数。
除了赋值和比较运算,该算法只能用到基本的四则运算操作。
算法求//输入:一个正整数n2//输出:。
step1:a=1;step2:若a*a 5. a.用欧几里德算法求gcd。
b. 用欧几里德算法求gcd,比检查min{m,n}和gcd间连续整数的算法快多少倍?请估算一下。
a. gcd(31415, 14142) = gcd(14142, 3131) = gcd(3131, 1618) =gcd(1618, 1513) = gcd(1513,105) = gcd(1513, 105) = gcd(105, 43) =gcd(43, 19) = gcd(19, 5) = gcd(5, 4) = gcd(4, 1) = gcd(1, 0) = 1.b.有a可知计算gcd欧几里德算法做了11次除法。
连续整数检测算法在14142每次迭代过程中或者做了一次除法,或者两次除法,因此这个算法做除法的次数鉴于1·14142 和 2·14142之间,所以欧几里德算法比此算法快1·14142/11 ≈ 1300 与 2·14142/11 ≈ 2600 倍之间。
6.证明等式gcd(m,n)=gcd(n,m mod n)对每一对正整数m,n都成立. Hint:根据除法的定义不难证明:如果d整除u和v, 那么d一定能整除u±v;如果d整除u,那么d也能够整除u的任何整数倍ku.对于任意一对正整数m,n,若d能整除m和n,那么d一定能整除n和r=m mod n=m-qn;显然,若d能整除n和r,也一定能整除m=r+qn和n。
数对(m,n)和(n,r)具有相同的公约数的有限非空集,其中也包括了最大公约数。
故gcd(m,n)=gcd(n,r)7.对于第一个数小于第二个数的一对数字,欧几里得算法将会如何处理?该算法在处理这种输入的过程中,上述情况最多会发生几次? Hint:对于任何形如0 gcd(m,n)=gcd(n,m)并且这种交换处理只发生一次.对于所有1≤m,n≤10的输入, Euclid算法最少要做几次除法?(1次) b. 对于所有1≤m,n≤10的输入, Euclid算法最多要做几次除法?(5次) gcd(5,8) 习题 1.(农夫过河)P—农夫 W—狼G—山羊C—白菜 2.(过桥问题)1,2,5,10---分别代表4个人, f—手电筒4. 对于任意实系数a,b,c, 某个算法能求方程ax^2+bx+c=0的实根,写出上述算法的伪代码(可以假设sqrt(x)是求平方根的函数) 算法Quadratic(a,b,c)//求方程ax^2+bx+c=0的实根的算法 //输入:实系数a,b,c//输出:实根或者无解信息 If a≠0D←b*b-4*a*c If D>0temp←2*ax1←(-b+sqrt(D))/temp x2←(-b-sqrt(D))/temp return x1,x2else if D=0 return –b/(2*a) else return “no real roots” else //a=0if b≠0 return –c/b else //a=b=0if c=0 return “no real numbers”else return “no real roots”5. 描述将十进制整数表达为二进制整数的标准算法 a.用文字描述 b.用伪代码描述解答:a.将十进制整数转换为二进制整数的算法输入:一个正整数n输出:正整数n相应的二进制数第一步:用n除以2,余数赋给Ki(i=0,1,2...),商赋给n 第二步:如果n=0,则到第三步,否则重复第一步第三步:将Ki按照i从高到低的顺序输出 b.伪代码算法 DectoBin(n)//将十进制整数n转换为二进制整数的算法 //输入:正整数n//输出:该正整数相应的二进制数,该数存放于数组Bin[1...n]中 i=1while n!=0 do { Bin[i]=n%2; n=(int)n/2; i++; } while i!=0 do{ print Bin[i]; i--; }9.考虑下面这个算法,它求的是数组中大小相差最小的两个元素的差.(算法略) 对这个算法做尽可能多的改进. 算法 MinDistance(A[0..n-1]) //输入:数组A[0..n-1] //输出:the smallest distance d between two of its elements习题1. 考虑这样一个排序算法,该算法对于待排序的数组中的每一个元素,计算比它小的元素个数,然后利用这个信息,将各个元素放到有序数组的相应位置上去.a.应用该算法对列表”60,35,81,98,14,47”排序b.该算法稳定吗?c.该算法在位吗? 解:a. 该算法对列表”60,35,81,98,14,47”排序的过程如下所示:b.该算法不稳定.比如对列表”2,2*”排序c.该算法不在位.额外空间for S and Count 4.(古老的七桥问题) 第2章习题7.对下列断言进行证明:(如果是错误的,请举例) a. 如果t(n)∈O(g(n),则g(n)∈Ω(t(n)) b.α>0时,Θ(αg(n))= Θ(g(n)) 解:a. 这个断言是正确的。
算法设计与分析习题答案

算法设计与分析习题答案算法设计与分析是计算机科学中一个重要的领域,它涉及到算法的创建、优化以及评估。
以下是一些典型的算法设计与分析习题及其答案。
习题1:二分查找算法问题描述:给定一个已排序的整数数组,编写一个函数来查找一个目标值是否存在于数组中。
答案:二分查找算法的基本思想是将数组分成两半,比较中间元素与目标值的大小,如果目标值等于中间元素,则查找成功;如果目标值小于中间元素,则在左半部分继续查找;如果目标值大于中间元素,则在右半部分继续查找。
这个过程会不断重复,直到找到目标值或搜索范围为空。
```pythondef binary_search(arr, target):low, high = 0, len(arr) - 1while low <= high:mid = (low + high) // 2if arr[mid] == target:return Trueelif arr[mid] < target:low = mid + 1else:high = mid - 1return False```习题2:归并排序算法问题描述:给定一个无序数组,使用归并排序算法对其进行排序。
答案:归并排序是一种分治算法,它将数组分成两半,分别对这两半进行排序,然后将排序好的两半合并成一个有序数组。
```pythondef merge_sort(arr):if len(arr) > 1:mid = len(arr) // 2left_half = arr[:mid]right_half = arr[mid:]merge_sort(left_half)merge_sort(right_half)i = j = k = 0while i < len(left_half) and j < len(right_half): if left_half[i] < right_half[j]:arr[k] = left_half[i]i += 1else:arr[k] = right_half[j]j += 1k += 1while i < len(left_half):arr[k] = left_half[i]i += 1k += 1while j < len(right_half):arr[k] = right_half[j]j += 1k += 1arr = [38, 27, 43, 3, 9, 82, 10]merge_sort(arr)print("Sorted array is:", arr)```习题3:动态规划求解最长公共子序列问题问题描述:给定两个序列,找到它们的最长公共子序列。
算法分析与设计 第1章习题答案 1-1,1-2,1-3,1-6

第一章习题(1-1,1-2,1-3,1-6)1-1 求下列函数的渐进表达式3n2+10n = O(n2)n2/10+2n = O(2n)21+1/n = O(1)logn3 = O(logn)10log3n = O(n)知识点:如果存在正的常数C和自然数N0,使得:当N>=N0时有f(N)<=Cg(N),则称f(N)当N充分大时上有界,且g(N)是它的一个上界,记为f(N)=O(g(N)).这时,可以说f(N)的阶不高于g(N)的阶。
1-2 论O(1)和O(2)的区别O(1)和O(2)差别仅在于其中的常数因子,根据渐进上界记号O的定义可知,O(1)=O(2)。
1-3 从低到高排列以下表达式(按渐进阶排列以下表达式)结果:2 logn n2/320n 4n23n n! 分析:当n>=1时,有logn< n2/3当n>=7时,有3n < n!补充:当n>=4时,有logn> n1/31-6 对于下列各组函数f(n)和g(n),确定f(n)=O(g(n))或f(n)=Ω(g(n))或f(n)=Θ(g(n))。
知识点:f(n)的阶不高于g(n)的阶:f(n)=O(g(n));f(n)的阶不低于g(n)的阶:f(n)=Ω(g(n));f(n)与g(n) 同阶:f(n)=Θ(g(n)) (1)f(n)= logn2 ; g(n)= logn+5f(n)与g(n)同阶,故f(n)=Θ(g(n)) (2) f(n)= logn2 ; g(n)= n1/2当n>=8时,f(n)<=g(n),故f(n)=O(g(n))分析:此类题目不易直接看出阶的高低,可用几个数字代入观察结果。
如依次用n=1, 21, 22, 23, 26, 28, 210 (3) f(n)= n ; g(n)= log2nf(n)=Ω(g(n))(4) f(n)= nlogn+n; g(n)= lognf(n)=Ω(g(n))(5) f(n)= 10 ; g(n)= log10f(n)=Θ(g(n))(6) f(n)= log2n ; g(n)= lognf(n)=Ω(g(n))(7) f(n)= 2n ; g(n)= 100 n2f(n)=Ω(g(n))(8) f(n)= 2n ; g(n)= 3nf(n)=O(g(n))。
算法设计与分析第三版第四章课后习题答案

算法设计与分析第三版第四章课后习题答案4.1 线性时间选择问题习题4.1问题描述:给定一个长度为n的无序数组A和一个整数k,设计一个算法,找出数组A中第k小的元素。
算法思路:本题可以使用快速选择算法来解决。
快速选择算法是基于快速排序算法的思想,通过递归地划分数组来找到第k小的元素。
具体步骤如下: 1. 选择数组A的一个随机元素x作为枢纽元。
2. 使用x将数组划分为两个子数组A1和A2,其中A1中的元素小于等于x,A2中的元素大于x。
3. 如果k等于A1的长度,那么x就是第k小的元素,返回x。
4. 如果k小于A1的长度,那么第k小的元素在A1中,递归地在A1中寻找第k小的元素。
5. 如果k大于A1的长度,那么第k小的元素在A2中,递归地在A2中寻找第k-A1的长度小的元素。
6. 递归地重复上述步骤,直到找到第k小的元素。
算法实现:public class LinearTimeSelection {public static int select(int[] A, int k) { return selectHelper(A, 0, A.length - 1, k);}private static int selectHelper(int[] A, int left, int right, int k) {if (left == right) {return A[left];}int pivotIndex = partition(A, left, righ t);int length = pivotIndex - left + 1;if (k == length) {return A[pivotIndex];} else if (k < length) {return selectHelper(A, left, pivotInd ex - 1, k);} else {return selectHelper(A, pivotIndex + 1, right, k - length);}}private static int partition(int[] A, int lef t, int right) {int pivotIndex = left + (right - left) / 2;int pivotValue = A[pivotIndex];int i = left;int j = right;while (i <= j) {while (A[i] < pivotValue) {i++;}while (A[j] > pivotValue) {j--;}if (i <= j) {swap(A, i, j);i++;j--;}}return i - 1;}private static void swap(int[] A, int i, int j) {int temp = A[i];A[i] = A[j];A[j] = temp;}}算法分析:快速选择算法的平均复杂度为O(n),最坏情况下的复杂度为O(n^2)。
算法设计与分析第二版课后习题及解答(可编辑)

算法设计与分析第二版课后习题及解答算法设计与分析基础课后练习答案习题1.14.设计一个计算的算法,n是任意正整数。
除了赋值和比较运算,该算法只能用到基本的四则运算操作。
算法求 //输入:一个正整数n2//输出:。
step1:a1; step2:若a*an 转step 3,否则输出a; step3:aa+1转step 2;5. a.用欧几里德算法求gcd(31415,14142)。
b. 用欧几里德算法求gcd(31415,14142),比检查min{m,n}和gcd(m,n)间连续整数的算法快多少倍?请估算一下。
a. gcd31415, 14142 gcd14142, 3131 gcd3131, 1618 gcd1618, 1513 gcd1513, 105 gcd1513, 105 gcd105, 43 gcd43, 19 gcd19, 5 gcd5, 4 gcd4, 1 gcd1, 0 1.b.有a可知计算gcd(31415,14142)欧几里德算法做了11次除法。
连续整数检测算法在14142每次迭代过程中或者做了一次除法,或者两次除法,因此这个算法做除法的次数鉴于1?14142 和 2?14142之间,所以欧几里德算法比此算法快1?14142/11 ≈1300 与2?14142/11 ≈ 2600 倍之间。
6.证明等式gcdm,ngcdn,m mod n对每一对正整数m,n都成立.Hint:根据除法的定义不难证明:如果d整除u和v, 那么d一定能整除u±v;如果d整除u,那么d也能够整除u的任何整数倍ku.对于任意一对正整数m,n,若d能整除m和n,那么d一定能整除n和rm mod nm-qn;显然,若d能整除n和r,也一定能整除mr+qn和n。
数对m,n和n,r具有相同的公约数的有限非空集,其中也包括了最大公约数。
故gcdm,ngcdn,r7.对于第一个数小于第二个数的一对数字,欧几里得算法将会如何处理?该算法在处理这种输入的过程中,上述情况最多会发生几次?Hint:对于任何形如0mn的一对数字,Euclid算法在第一次叠代时交换m和n, 即gcdm,ngcdn,m并且这种交换处理只发生一次.8.a.对于所有1≤m,n≤10的输入, Euclid算法最少要做几次除法?1次b. 对于所有1≤m,n≤10的输入, Euclid算法最多要做几次除法?5次gcd5,8习题1.21.农夫过河P?农夫W?狼 G?山羊 C?白菜2.过桥问题1,2,5,10---分别代表4个人, f?手电筒4. 对于任意实系数a,b,c, 某个算法能求方程ax^2+bx+c0的实根,写出上述算法的伪代码可以假设sqrtx是求平方根的函数算法Quadratica,b,c//求方程ax^2+bx+c0的实根的算法//输入:实系数a,b,c//输出:实根或者无解信息If a≠0D←b*b-4*a*cIf D0temp←2*ax1←-b+sqrtD/tempx2←-b-sqrtD/tempreturn x1,x2else if D0 return ?b/2*ael se return “no real roots”else //a0if b≠0 return ?c/belse //ab0if c0 return “no real numbers”else return “no real roots”5. 描述将十进制整数表达为二进制整数的标准算法a.用文字描述b.用伪代码描述解答:a.将十进制整数转换为二进制整数的算法输入:一个正整数n输出:正整数n相应的二进制数第一步:用n除以2,余数赋给Kii0,1,2,商赋给n第二步:如果n0,则到第三步,否则重复第一步第三步:将Ki按照i从高到低的顺序输出b.伪代码算法 DectoBinn//将十进制整数n转换为二进制整数的算法//输入:正整数n//输出:该正整数相应的二进制数,该数存放于数组Bin[1n]中i1while n!0 doBin[i]n%2;nintn/2;i++;while i!0 doprint Bin[i];i--;9.考虑下面这个算法,它求的是数组中大小相差最小的两个元素的差.算法略对这个算法做尽可能多的改进.算法 MinDistanceA[0..n-1]//输入:数组A[0..n-1]//输出:the smallest distance d between two of its elements 习题1.3考虑这样一个排序算法,该算法对于待排序的数组中的每一个元素,计算比它小的元素个数,然后利用这个信息,将各个元素放到有序数组的相应位置上去.a.应用该算法对列表”60,35,81,98,14,47”排序b.该算法稳定吗?c.该算法在位吗?解:a. 该算法对列表”60,35,81,98,14,47”排序的过程如下所示:b.该算法不稳定.比如对列表”2,2*”排序c.该算法不在位.额外空间for S and Count[]4.古老的七桥问题第2章习题2.17.对下列断言进行证明:如果是错误的,请举例a. 如果tn∈Ogn,则gn∈Ωtnb.α0时,Θαgn Θgn解:a这个断言是正确的。
算法设计与分析习题解答
算法设计与分析习题解答第一章作业1.证明下列Ο、Ω和Θ的性质1)f=Ο(g)当且仅当g=Ω(f)证明:充分性。
若f=Ο(g),则必然存在常数c1>0和n0,使得?n≥n0,有f≤c1*g(n)。
由于c1≠0,故g(n) ≥ 1/ c1 *f(n),故g=Ω(f)。
必要性。
同理,若g=Ω(f),则必然存在c2>0和n0,使得?n≥n0,有g(n) ≥ c2 *f(n).由于c2≠0,故f(n) ≤ 1/ c2*f(n),故f=Ο(g)。
2)若f=Θ(g)则g=Θ(f)证明:若f=Θ(g),则必然存在常数c1>0,c2>0和n0,使得?n≥n0,有c1*g(n) ≤f(n) ≤ c2*g(n)。
由于c1≠0,c2≠0,f(n) ≥c1*g(n)可得g(n) ≤ 1/c1*f(n),同时,f(n) ≤c2*g(n),有g(n) ≥ 1/c2*f(n),即1/c2*f(n) ≤g(n) ≤ 1/c1*f(n),故g=Θ(f)。
3)Ο(f+g)= Ο(max(f,g)),对于Ω和Θ同样成立。
证明:设F(n)= Ο(f+g),则存在c1>0,和n1,使得?n≥n1,有F(n) ≤ c1 (f(n)+g(n))= c1 f(n) + c1g(n)≤ c1*max{f,g}+ c1*max{f,g}=2 c1*max{f,g}所以,F(n)=Ο(max(f,g)),即Ο(f+g)= Ο(max(f,g))对于Ω和Θ同理证明可以成立。
4)log(n!)= Θ(nlogn)证明:由于log(n!)=∑=ni i 1log ≤∑=ni n 1log =nlogn ,所以可得log(n!)= Ο(nlogn)。
由于对所有的偶数n 有,log(n!)= ∑=ni i 1log ≥∑=nn i i 2/log ≥∑=nn i n 2/2/log ≥(n/2)log(n/2)=(nlogn)/2-n/2。
算法设计与分析智慧树知到课后章节答案2023年下山东交通学院
算法设计与分析智慧树知到课后章节答案2023年下山东交通学院山东交通学院第一章测试1.解决一个问题通常有多种方法。
若说一个算法“有效”是指( )A:这个算法能在一定的时间和空间资源限制内将问题解决B:这个算法能在人的反应时间内将问题解决C:这个算法比其他已知算法都更快地将问题解决D:(这个算法能在一定的时间和空间资源限制内将问题解决)和(这个算法比其他已知算法都更快地将问题解决)答案:(这个算法能在一定的时间和空间资源限制内将问题解决)和(这个算法比其他已知算法都更快地将问题解决)2.农夫带着狼、羊、白菜从河的左岸到河的右岸,农夫每次只能带一样东西过河,而且,没有农夫看管,狼会吃羊,羊会吃白菜。
请问农夫能不能过去?()A:不一定B:不能过去 C:能过去答案:能过去3.下述()不是是算法的描述方式。
A:自然语言 B:E-R图 C:程序设计语言 D:伪代码答案:E-R图4.有一个国家只有6元和7元两种纸币,如果你是央行行长,你会设置()为自动取款机的取款最低限额。
A:40 B:29 C:30 D:42答案:305.算法是一系列解决问题的明确指令。
()A:对 B:错答案:对6.程序=数据结构+算法()A:对 B:错答案:对7.同一个问题可以用不同的算法解决,同一个算法也可以解决不同的问题。
()A:错 B:对答案:对8.算法中的每一条指令不需有确切的含义,对于相同的输入不一定得到相同的输出。
( )A:错 B:对答案:错9.可以用同样的方法证明算法的正确性与错误性 ( )A:错 B:对答案:错10.求解2个数的最大公约数至少有3种方法。
( )A:对 B:错答案:错11.没有好的算法,就编不出好的程序。
()A:对 B:错答案:对12.算法与程序没有关系。
( )A:错 B:对答案:错13.我将来不进行软件开发,所以学习算法没什么用。
( )A:错 B:对答案:错14.gcd(m,n)=gcd(n,m m od n)并不是对每一对正整数(m,n)都成立。
(陈慧南 第3版)算法设计与分析——第1章课后习题答案
第一章课后习题
姓名:赵文浩 学号:16111204082 班级:2016 级计算机科学与技术
1-4 证明等式 gcd(m,n)=gcd(n mod m, m) 对每对正整数 m 和 n,m>0 都成立。
1-13 写一个递归算法和一个迭代算法计算二项式系数:
#include<stdio.h> int Coef_recursive(int n,int m);//递归算法 int Coef_iteration(int n,int m);//迭代算法 int Factorial(int n);//计算 n 的阶乘 int main() { int n,m;
1-12 试用归纳法证明程序 1-7 的排列产生器算法的正确性。
证明:主函数中,程序调用 perm(a,0,n),实现排列产生器。 ① 当 n=1 时,即数组 a 中仅包含一个元素。函数内 k=0,与(n-1)=0 相等,因此函 数内仅执行 if(k==n-1)下的 for 语句块,且只执行一次。即将 a 数组中的一个元 素输出,实现了对一个元素的全排列。因此当 n=1 时,程序是显然正确的; ② 我们假设程序对于 n=k-1 仍能够满足条件, 将 k-1 个元素的全排列产生并输出; ③ 当 n=k 时,程序执行 else 下语句块的内容。首先执行 swap(a[0],a[0]),然后执 行 Perm(a,1,n),根据假设②可知,该语句能够产生以 a[0]为第一个元素,余下 (k-1)个元素的全排列; 然后再次执行 swap(a[0],a[0]), 并进行下一次循环。 此时 i=1, 即在本次循环中, 先执行 swap(a[0],a[1]), 将第二个元素与第一个元素互换, 下面执行 Perm(a,1,n), 根据假设②可知, 该语句产生以 a[1]为第一个元素, 余下(k-1)个元素的全排列; 以此类推,该循环每一次将各个元素调到首位,通过执行语句 Perm(a,1,n)以及 基于假设②,能够实现产生 k 个元素的全排列。 因此 n=k 时,程序仍满足条件。 ④ 综上所述,该排列器产生算法是正确的,证毕。
黄宇《算法设计与分析》课后习题解析(二)精选全文
黄宇《算法设计与分析》课后习题解析(⼆)第2章:从算法的视⾓重新审视数学的概念2.1:(向下取整)题⽬:请计算满⾜下⾯两个条件的实数的区间解析:根据向下取整的含义,令,讨论a的取值范围即可解答:令,则可得:即:故的取值区间为:2.2: (取整函数)题⽬:证明:对于任意整数,(提⽰:将n划分为)。
解析:根据提⽰将n进⾏划分,根据取整函数的定义⽤k表⽰取整函数,即可证明;证明如下:因为对于任意整数,可划分为,则:① ;② ;综上:对于任意整数,, 得证;2.3: (斐波拉契数列)对于斐波拉契数列,请证明:1)题⽬:是偶数当且仅当n能被3整除解析:由斐波拉契数列的递归定义式,容易联想到数学归纳法;证明如下:(采⽤数学归纳法)i)当n = 1,2,3时,依次为1,1,2,符合命题;ii)假设当(k>=1)时命题均成⽴,则:① 当n = 3k+1时,是奇数,成⽴;② 当n = 3k+2时,是奇数,成⽴;③ 当 n = 3(k+1)时,是偶数,成⽴;综上:归纳可得为偶数当且仅当,得证;2)题⽬:x x =1+a (0<a <1)x =1+a (0<a <1)⌊x ⌋=1⇒⌊x ⌋=21⌊x ⌋=2⌊1+a +22a ⌋=1a +22a <1⇒0<a <−21⇒1<a +1<⇒21<x <2x (1,)2n ≥1⌈log (n +1)⌉=⌊logn ⌋+12≤k n ≤2−k +11n ≥12≤k n ≤2−k +11k +1=⌈log (2+k 1)⌉≤⌈log (n +1)⌉≤⌈log (2)⌉=k +1k +1=>⌈log (n +1)⌉=k +1k =⌊log (2)⌋≤k ⌊logn ⌋≤⌊log (2−k +11)⌋=k =>⌊logn ⌋=k n ≥1⌈log (n +1)⌉=k +1=⌊logn ⌋+1F n F n n ≤3k F =n F +n −1F =n −2F +3k F =3k −1>F 3k +1F =n F +3k +1F =3k >F 3k +2F =n F +3k +2F =3k +1>F 3k +3F n 3∣n F −n 2F F =n +1n −1(−1)n +1解析:同1)理,容易联想到数学归纳法证明如下:(采⽤数学归纳法)i)当n = 2时,, 易知成⽴;ii)假设当 n = k 时命题成⽴,① 若k = 2m, 则,当n = k+1 = 2m+1时,要证命题成⽴,即证: => ,代⼊递推式, 得:, 易知是恒等式,故命题成⽴;②当 k=2m+1时,同①理可证命题成⽴;综上:归纳可得,得证;2.4:(完美⼆叉树)给定⼀棵完美⼆叉树,记其节点数为,⾼度为,叶节点数为,内部节点数为1)题⽬:给定上述4个量中的任意⼀个,请推导出其他3个量解析:根据完美⼆叉树的结构特点易得解答:(仅以已知⾼度h推导其他三个量为例,其余同理)已知⾼度为h,可得:节点数:叶节点数:内部节点数:2)题⽬:请计算完美⼆叉树任意⼀层的节点个数:① 如果任意指定深度为的⼀层节点,请计算该层节点个数;② 如果任意指定⾼度为的⼀层节点,请计算该层节点个数;解析:根据完美⼆叉树的结构特点易得(注意节点深度和节点⾼度是互补的,相加为树⾼)解答:① ; ② ;2.5: (⼆叉树的性质)对于⼀棵⾮空的⼆叉树T,记其中叶节点的个数为,有1个⼦节点的节点个数为,有两个⼦节点的节点个数为1)题⽬:如果T是⼀棵2-tree,请证明。
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算法实现题3-7 数字三角形问题
问题描述:
给定一个由n行数字组成的数字三角形,如图所示。
试设计一个算法,计算出从三角形的顶至底的一条路径,使该路径经过的数字总和最大。
编程任务:
对于给定的由n行数字组成的数字三角形,编程计算从三角形的顶至底的路径经过的数字和的最大值。
数据输入:
有文件input.txt提供输入数据。
文件的第1行是数字三角形的行数n,1<=n<=100。
接下来的n行是数字三角形各行的数字。
所有数字在0-99之间。
结果输出:
程序运行结束时,将计算结果输出到文件output.txt中。
文件第1行中的数是计算出的最大值。
输入文件示例输出文件示
例 input.txt output.txt 5 30 7 3 8 8 1 0 2 7 4 4 4 5 2 6 5
源程序:
#include "stdio.h" voidmain()
{ intn,triangle[100][100],i,j;//triangle数组用来存储金字塔数值,n表示行数 FILE *in,*out;//定义in,out两个文件指针变量
in=fopen("input.txt","r");
fscanf(in,"%d",&n);//将行数n读入到变量n中
for(i=0;i<n;i++)//将各行数值读入到数组triangle中
for(j=0;j<=i;j++)
fscanf(in,"%d",&triangle[i][j]);
for(int row=n-2;row>=0;row--)//从上往下递归计算
for(int col=0;col<=row;col++)
if(triangle[row+1][col]>triangle[row+1][col+1])
triangle[row][col]+=triangle[row+1][col];
else
triangle[row][col]+=triangle[row+1][col+1];
out=fopen("output.txt","w");
fprintf(out,"%d",triangle[0][0]);//将最终结果输出到output.txt中 }
算法实现题4-9 汽车加油问题
问题描述:
一辆汽车加满油后可行驶nkm。
旅途中有若干加油站。
设计一个有效算法,指出应在哪些加油站停靠加油,使沿途加油次数最少。
并证明算法能产出一个最优解。
编程任务:
对于给定的n和k个加油站位置,编程计算最少加油次数。
数据输入:
由文件input.txt给出输入数据。
第1行有2个正整数n和k ,表示汽车加满油后可行驶nkm,且旅途中有k个加油站。
接下来的1行中,有k+1个整数,表示第k个加油站与第k-1个加油站之间的距离。
第
0个加油站表示出发地,汽车已加满油。
第k+1个加油站表示目的地。
结果输出:
将编程计算出的最少加油次数输出到文件output.txt。
如果无法到达目的地,则输出"No Solution“。
输入文件示例输出文件示例
input.txt output.txt 7 7 4 1 2 3 4 5 1 6 6
源程序:
#include"stdio.h" void main()
{ FILE *in,*out;
inti,s,n,k,x[100],sum=0;//x数组用来存储距离,sum表示加油次数,s 表示加油后行驶的距离 in=fopen("input.txt","r"); //读入n,k以及距
离 fscanf(in,"%d",&n); fscanf(in,"%d",&k);
for(i=0;i<=k;i++) fscanf(in,"%d",&x[i]);
for(i=0;i<=k;i++){ if(x[i]>n) printf("No Solution!");}
for(i=0,s=0;i<=k;i++){
s+=x[i]; if(s>n) {sum++; s=x[i];}
}
out=fopen("output.txt","w");//输出结果sum到output.txt中
fprintf(out,"%d",sum); }
算法实现题 5-15最佳调度问题
问题描述:
假设有n个任务由k个可并行工作的机器来完成。
完成任务i需要
的时间为ti。
试设计一个算法找到出完成这个n个任务的最佳调度,使得完成全部任务的时间最早。
编程任务:
对任意给定的整数n和k,以及完成任务i需要的时间为ti,i=1-n。
编程计算完成这n个任务的最佳调度。
数据输入:
由文件input.txt给出输入数据。
第1 行有2个正整数n 和k。
第2行的n个正整数是完成n 根任务需要的时间。
结果输出:
将计算出的完成全部任务的最早时间输出到文件output.txt。
输入文件示例输出文件示例
input.txt output.txt
7 3 17 2 14 4 16 6 5 3
源程序:
#include"stdio.h"
intlen[100],t[100],best=1000,n,k;
int comp()//comp函数用来计算完成时间 { inttmp=0;
for(inti=0;i<k;i++)
if(len[i]>tmp)
tmp=len[i];
returntmp; }
void search(intdep)//search函数用来回溯搜索
{ if(dep==n){ inttmp=comp();
if(tmp<best) best=tmp; return;}
for(inti=0;i<k;i++){ len[i]+=t[dep];
if(len[i]<best) search(dep+1);
len[i]-=t[dep];} }
void main()
{ FILE *in,*out;
in=fopen("input.txt","r");//读入n,k以及每个任务需要时间t[i] fscanf(in,"%d",&n);
fscanf(in,"%d",&k);
for(inti=0;i<n;i++)
{ fscanf(in,"%d",&t[i]); len[i]=0;}
search(0);//第一个任务开始搜索
out=fopen("output.txt","w");
fprintf(out,"%d",best);
}。