算法设计与分析期末试题终极版

2019-08-30 14:01

1、用计算机求解问题的步骤:

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的处理过程

算法具有以下5个属性: 有穷性:一个算法必须总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的含义。不存在二义性。只有一个入口和一个出口

可行性:一个算法是可行的就是算法描述的操作是可

以通过已经实现的基本运算执行有限次来实现的。 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的集合。 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的量。 算法设计的质量指标: 正确性:算法应满足具体问题的需求;

可读性:算法应该好读,以有利于读者对程序的理解;

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,而不是产生莫名其妙的输出结果。

效率与存储量需求:效率指的是算法执行的时间;存储量需求指算法执行过程

1

中所需要的最大存储空间。一般这两者与问题的规模有关。

经常采用的算法主要有迭代法、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”,是一种不断用变量的旧值递推出新值的解决问题的方法。

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)值与其下一个值的迭代关系数学模型。 2、建立迭代关系式。迭代关系式就是一个直接或间接地不断由旧值递推出新值的表达式,存储新值的变量

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,这是编写迭代程序必须考虑的问题。不能让迭代过程无休止地重复执行下去。迭代过程的控制通常可分为两种情况:一种是所需的迭代次数是个确定的值,可以计算出来;另一种是所需的迭代次数无法确定。对于前一种情况,可以构建一个固定次数的循环来实现对迭代过程的控制;对于后一种情

况,需要进一步分析出用来结束迭代过程的条件。 编写计算斐波那契(Fibonacci)数列的第n项函数fib(n)。

写成递归函数有: int fib(int n)

2

{ if (n==0) return 0; if (n==1) return 1;

if

(n>1)

return

fib(n-1)+fib(n-2); }

一个饲养场引进一只刚出生Main() {int I,a=1,b=1; Print(a,b); For(i=1;i<=10;i++) { C=a+b;

分而治之法 1、基本思想

将一个难以直接解决的大问题,分割成一些规模较小的相同问题,以便各个击破,分而治之。

分治法所能解决的问题一般具有以下几个特

的新品种兔子,这种兔子从出生的下一个月开始,每月新生一只兔子,新生的兔子也如此繁殖。如果所有的兔子都不死去,问到第 12 个月时,该饲养场共有兔子多少只?Print(c); A=b; B=c; } }

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

3

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子问题。 3、分治法的基本步骤 (1)分解:将原问题分解为若干个规模较小,相互独立,与原问题形式相同的贪婪法

基本思想:以逐步的局部最【问题】 背包问题 问题描述:有不同价值、不同重量的物品n件,求从这n件物品中选取一部分物品的选择方案,使选中 #include void main() { int

m,n,i,j,w[50],p[50],pl[50],b[5

子问题;

(2)解决:若子问题规模较小而容易被解决则直接解,否则递归地解各个子问题;

(3)合并:将各个子问题的解合并为原问题的解。

优,达到最终的全局最优。无后效性

物品的总重量不超过指定的限制重量,但选中物品的价值之和最大。 0],s=0,max;

printf(\输入背包容量m,

物品种类n :\ scanf(\

for(i=1;i<=n;i=i+1)

4

{

printf(\输入物品的重

量W和价值P :\

scanf(\%d\

i]); pl[i]=p[i]; s=s+w[i];

} if(s<=m) {

printf(\choose\\n\ //return;

}

for(i=1;i<=n;i=i+1) {

} 动态规划

基本思想:把求解的问题分成许多阶段或多个子问题,然后按顺序求解各个子问

max=1;

for(j=2;j<=n;j=j+1)

if(pl[j]/w[j]>pl[max]/w[ma

x]) max=j; pl[max]=0; b[i]=max;

}

for(i=1,s=0;s

&&

i<=n;i=i+1) s=s+w[b[i]]; if(s!=m)

w[b[i-1]]=m-w[b[i-1]]; for(j=1;j<=i-1;j=j+1)

printf(\

weight %d\\n\题。前一个子问题的解为后一个子问题的求解提供了有用的信息。在求解任何一子问题时,列出各种可能的局部解,通过决策保留那些有

5


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