算法设计与分析王红梅胡明习题答案.docx

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算法设计与分析王红梅胡明习题答案

1.

习题1

图论诞生于七桥问题。

出生于瑞士的伟大数学家欧拉提出并解决了该问题。

七桥问题是这样描述的:

一个人是否能在一次步行中穿越哥尼斯堡(现在叫加里宁格勒,在波罗的海南岸)城中全部的七座桥后回到起点,且每座桥只经过一次,图是这条河以及河上的两个岛和七座桥的草图。

请将该问题的数据模型抽象出来,并判断此问题是否有解。

(LeonhardEuler,1707—1783)

七桥问题属于一笔画问题。

输入:

一个起点

输出:

相同的点

一次步行

经过七座桥,且每次只经历过一次

回到起点

1,

2,

3,

该问题无解:

能一笔画的图形只有两类:

一类是所有的点都是偶点。

另一类是只有二个奇点的图形。

2.在欧几里德提出的欧几里德算法中(即最初的欧几里德算法)用的不是除法而是减

法。

请用伪代码描述这个版本的欧几里德算法

=m-n

2.循环直到r=0

m=n

n=r

r=m-n

3输出m

3.设计算法求数组中相差最小的两个元素(称为最接近数)的差。

要求分别给出伪代码和C++描述。

编写程序,求n至少为多大时,n个“1”组成的整数能被2013整除。

#includeusingnamespacestd;

intmain()

{

doublevalue=0;

 

for(intn=1;n<=10000;++n)

{

value=value*10+1;

if(value%2013==0)

{

cout<<"n至少为:

"<

}

}计算n值的问题能精确求解吗?

编写程序,求解满足给定精度要求的

#includeusingnamespacestd;

intmain()

{

doublea,b;

doublearctan(doublex);圣经上说:

神6天创造天地万有,第7日安歇。

为什么是6天呢?

任何一个自然数的因数中都有1和它本身,所有小于它本身的因数称为这个数的真因数,如果一个自然数的真因数之和等于它本身,这个自然数称为完美数。

例如,6=1+2+3,

因此6是完美数。

神6天创造世界,暗示着该创造是完美的。

设计算法,判断给定的自然数是否是完美数

#includeusingnamespacestd;

intmain()

{

intvalue,k=1;cin>>value;

for(inti=2;i!

=value;++i){

while(value%i==0)

{

k+=i;有4个人打算过桥,这个桥每次最多只能有两个人同时通过。

他们都在桥的某一端,并且是在晚上,过桥需要一只手电筒,而他们只有一只手电筒。

这就意味着两个人过桥后必须有一个人将手电筒带回来。

每个人走路的速度是不同的:

甲过桥要用1分钟,乙过桥要用2分钟,丙过桥要用5分钟,丁过桥要用10分钟,显然,两个人走路的速度等于其中较慢那个人的速度,问题是他们全部过桥最少要用多长时间?

由于甲过桥时间最短,那么每次传递手电的工作应有甲完成

甲每次分别带着乙丙丁过桥

例如:

第一趟:

甲,乙过桥且甲回来

第二趟:

甲,丙过桥且甲回来

第一趟:

甲,丁过桥一共用时19小时

9.欧几里德游戏:

开始的时候,白板上有两个不相等的正整数,两个玩家交替行动,每次行动时,当前玩家都必须在白板上写出任意两个已经出现在板上的数字的差,而且这个数字必须是新的,也就是说,和白板上的任何一个已有的数字都不相同,当一方再也写不出新数字时,他就输了。

请问,你是选择先行动还是后行动?

为什么?

一共

设最初两个数较大的为a,较小的为b两个数的最大公约数为factor。

则最终能出现的数包括:

factor,factor*2,factor*3,…,factor*(a/factor)=a.

a/factor个。

如果a/factor是奇数,就选择先行动;否则就后行动。

习题2

1.如果Ti(n)=qf(n)),T2(n)=qg(n)),解答下列问题:

(1)证明加法定理:

Ti(n)+T2(n)=max{C(f(n)),C(g(n))};

(2)证明乘法定理:

T1(n)XT2(n)=Cf(n))xCg(n));

(3)举例说明在什么情况下应用加法定理和乘法定理

(3)比如在

for(f(n))

{

for(g(n))

}

中应该用乘法定理

如果在“讲两个数组合并成一个数组时”,应当用加法定理

2•考虑下面的算法,回答下列问题:

算法完成什么功能?

算法的基本语句是什么?

基本语句执行了多少次?

算法的时间复杂性是多少?

(2)intQ(intn)

{

if(n==1)

return1;

else

returnQ(n-1)+2*n-1;

}

(1)intStery(intn){intS=0;

for(inti=1;i<=n;

i++)

(1)完成的是*i1-n的平方和

基本语句S;s+=i*i,执行了n次

时间复杂度0(n)

(2)完成的是n的平方

-1,执行了n次

基本语句:

returnQ(n-1)+2*n

时间复杂度0(n)

3.分析以下程序段中基本语句的执行次数是多少,要求列出计算公式。

4.

 

(1)intT(intn)

{

if(n==1)

return4;

elseif(n>1)return3*T(n-1);}

intT(intn)

{

if(n==1)

return1;

elseif(n>1)return2*T(n/3)+n;}

 

Q(n)紧密?

Q(n*n)

Q(logn+n)(先进行快排,然后进行比较查找)

Q(2人n)

 

发明的,当他把该发明献给国王时,国

Shashi要求以这种方式给他一些

&国际象棋是很久以前由一个印度人Shashi

王很高兴,就许诺可以给这个发明人任何他想要的奖赏。

粮食:

棋盘的第1个方格内只放1粒麦粒,第2格2粒,第3格4粒,第4格8粒,以此类推,直到64个方格全部放满。

这个奖赏的最终结果会是什么样呢?

#include

usingnamespacestd;

intmain()

{

longdoubleresult=1;doublej=1;

for(inti=1;i<=64;++i){j=j*2;

result+=j;

j++;

}

cout<

return0;

 

1的平凡情形)。

=0

习题3

1.假设在文本"ababcabccabccacbab"中查找模式"abccac",写出分别采用BF算法和KMP

算法的串匹配过

6/8化简为3/4。

式化简。

设计算法,将一个给定的真分数化简为最简分数形式。

例如,将#includeusingnamespacestd;

intmain()

{

intn;数字游戏。

把数字1,2,…,9这9个数字填入以下含有加、减、乘、除的四则

运算式中,使得该等式成立。

要求9个数字均出现一次且仅出现一次,且数字1不能出现

在乘和除的一位数中(即排除运算式中一位数为

X+-

#includeusingnamespacestd;

intsquare(intx){

returnx*x;

设计算法,在数组r[n]中删除所有元素值为x的元素,要求时间复杂性为Qn),空间复杂性为O

(1)。

7.设计算法,在数组r[n]中删除重复的元素,要求移动元素的次数较少并使剩余元素间的相对次序保持不变。

#includeusingnamespacestd;

voiddeletere(inta[],intN)

{

intb[100]={0};

inti,k;

k=0;

staticintj=0;

for(i=0;i

for(i=0;i<100;i++)

{

if(b[i]!

=0)

{

if(b[i]==2)

{

k++;

}

a[j]=i;j++;

}

}

for(i=0;i

cout<

}

intmain()

{

inta[]={1,2,1,3,2,4};deletere(a,6);return0;

设表A={ai,a2,…,an},将A拆成B和C两个表,使A中值大于等于0的元素存入表

B,值小于0的元素存入表C要求表B和C不另外设置存储空间而利用表A的空间。

荷兰国旗问题。

要求重新排列一个由字符RVVB(R代表红色,W代表白色,B代表兰色,这都是荷兰国旗的颜色)构成的数组,使得所有的R都排在最前面,W排在其次,B

排在最后。

为荷兰国旗问题设计一个算法,其时间性能是qn)。

设最近对问题以k维空间的形式出现,k维空间的两个点pi=(xi,X2,…,xk)和p2=(yi,

ijK

y2,…,yk)的欧几里德距离定义为:

d(p1,P2)I(yj-Xj)2。

对k维空间的最近对问题设

'Yi1''

计蛮力算法,并分析其时间性能。

(1)x+yw4;

(2)

11.设计蛮力算法求解小规模的线性规划问题。

假设约束条件为:

x+3yw6;(3)x>0且y》0;使目标函数3x+5y取得极大值。

#includeusingnamespacestd;

intmain()

{

intx,y,x0,y0;

intsummax=0,temp=0;

for(x0=0;x0<=4;++x0)

{

for(y0=0;(x0+y0<=4)&&(x0+3*y0<=6);++y0)

temp=3*x0+5*y0;

if(temp>=summax)

{

summax=temp;

x=x0;1.1.11.1.2变位词。

给定两个单词,判断这两个单词是否是变位词。

如果两个单词的字母完全相同,只是位置有所不同,则这两个单词称为变位词。

例如,eat

和tea是变位词。

分治法的时间性能与直接计算最小问题的时间、合并子问题解的时间以及子问题的个数有关,试说明这几个参数与分治法时间复杂性之间的关系

Qn)。

2.证明:

如果分治法的合并可以在线性时间内完成,则当子问题的规模之和小于原问题的规模时,算法的时间复杂性可达到

O(N)=2*O(N/2)+x

O(N)+x=2*O(N/2)+2*x

a*O(N)+x=a*(2*O(N/2)+x)+x=2*a*O(N/2)+(a+1)*x由此可知,时间复杂度可达到O(n);

3.分治策略一定导致递归吗?

如果是,请解释原因。

如果不是,给出一个不包含递归的分治例子,并阐述这种分治和包含递归的分治的主要不同。

不一定导致递归。

如非递归的二叉树中序遍历。

这种分治方法与递归的二叉树中序遍历主要区别是:

应用了栈这个数据结构。

4.对于待排序序列(5,3,1,9),分别画出归并排序和快速排序的递归运行轨迹。

间性能。

设计分治算法,实现将数组A[n]中所有元素

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