算法设计与分析_2014期末考试题目

发布时间:2024-11-06

1. 中国象棋中马的走法

回 溯 法!

马当前所在的位置是当前扩展结点!

每个活结点可能有八个孩子结点!

如何记录马行走的路径?

class Horse{

private:

int chess[5][6];

int d[2][8]={(1,2,2,1-1,-2,-2,-1),(2,1,-1,-2,-2,-1,1,2)};

int sx,sy;

int count;

public:

Horse(int x,int y) {

sx=x; sy=y;

for(int i=0;i<6;i++)

for(int j=0;j<5;j++) chess[i][j]=0;

}

static long computer(){

count=0;

if(sx<0||sy<0||sx>=6||sy>=5) return ;

backtrack(sx,sy);

return count;

}

Private static void backtrack(int p1,int p2);

};

Private static void Horse:: backtrack(int p1,int p2){

int pi,pj;

for(int i=0;i<7;i++){

pi=p1+d[0][i];

pj=p2+d[1][j];

if(pi>=0&&pi<6&&pj>=0&&pj<5&&ch[pi][pj]==0) {

chess[pi][pj]=1;

backtrack(pi,pj);

chess[pi][pj]=0;

} else if(pi==sx&&pj==sy)

count++;

}

};

2. 合法的括号序列

问题描述:定义合法的括号序列:

1.空序列是合法的括号序列;

2.如果符号串S是合法的括号序列,则(S) 和[S]均是合法的括号序列;

3.如果符号串A和B是合法的括号序列,则AB也是合法的括号序列。

现有由(,),[,]组成的任意符号串X=x1x2…xn,请添加尽可能少的四种括号,使其成为一个合法的括号序列。

动态规划!

分析:假设子问题Xij=xixi+1…xkxk+1…xj-1xj最少需要添加m[i][j]个括号,则:

public static int kh(char []x)

{ int n=x.length-1;

int [][]m=new int [m+1][n+1];

for(int i=1; i<=n; i++) m[i][i-1]=0;

for(int i=1; i<=n; i++) m[i][i]=1;

for(int r=2; i<=n; r++)

for(int i=1; i<=n-r+1; i++)

{ int j=i+r-1; m[i][j]=MaxINT;

if(x[i]==‘(‘&&x[j]==‘)’ || x[i]==‘[‘&&x[j]==‘]’ )

m[i][j]=min(m[i][j], m[i+1][j-1]);

if(x[i]==‘(‘ || x[i]==‘[’)

m[i][j]=min(m[i][j], m[i+1][j])+1;

if(x[j]==‘)‘ || x[j]==‘]’)

m[i][j]=min(m[i][j], m[i][j-1])+1;

for(int k=i; k<j; k++)

m[i][j]=min(m[i][j], m[i][k]+m[k+1][j])

return m[1][n];

}

3. 棋盘的最优分割

问题描述:

一个8×8的棋盘中每个格子里均有一个分值。对棋盘沿着任意一条格子线进行一次分割,将使棋盘成为两块矩形棋盘。给定n<15,对原棋盘进行n-1次分割,就把棋盘分割成了n块矩形棋盘。一块矩形棋盘的总分是他的所有格子的分值之和。请设计算法,给出把原棋盘分割成n块矩形棋盘的方案,使得各矩形棋盘总分的平方和 最小。其中xi是第i块棋盘的总分。

动态规划!

假设左上角为(x1,y1)、右下角为(x2,y2)的棋盘的总分为: s[x1,y1,x2,y2],

被切割k次后得到的k+1块矩形的总分平方和的最小值是:

d[k,x1,y1,x2,y2]

则:

d[k,x1,y1,x2,y2]=min{

min{ d[k-1, x1, y1, a, y2]+ s[a+1, y1, x2, y2],

d[k-1, a+1, y1, x2, y2]+ s[x1, y1, a, y2]} (x1≤a<x2) ,

min{ d[k-1, x1, y1, x2, b]+ s[x1, b+1, x2, y2],

d[k-1, x1, b+1, x2, y2]+ s[x1, y1, x2, b]} (y1≤b<y2) ,

我们最终需要的是: d[n][1][1][8][8]

4. 多边形游戏

问题描述:a任意画了一个凸n边形,并任意对其n个顶点进行1到n的编号。A又再这个多边形上画了m条不会相交于多边形内部的弦。现在a以(i, j)的方式把这n条边和m条弦告诉给b,让b说出n边形的n个顶点的编号顺序。其中(i, j)是编号为i、j的两个顶点之间的一条边或者弦。

问题分析: “m条不会相交与多边形内部的弦”表明:a画的n边形中至少有两个顶点不是任何弦的端点,而交于这个顶点的必定是多边形的边。这样的顶点的度为2!

算法:

1.求出所有度为2的顶点;

2.当存在度为2的取出一个度为2 的顶点s,以s为端点的边是(s,u)和(s,v);

2.从边集中删除这两个边,并标记或补充补充标记虚边(u,v);

5. 分离英文单词

问题分析:字母表∑是否存在两个不相交的子集A和B,他们中所有单词的长度之和均等于n?

No: ∑不存在长度为n的双重单词串!

Why?等量0-1背包问题

Yes: ∑的长度为n的双重单词串的构造算法。

分别由字母表∑的子集A和B中所有单词构造长度为n相同的两个字符串,该字符串就是∑上的长度为n的双重单词串!

6. 会餐交友问题

输入数据:n表示客人的个数,客人的编号依次是1,2, ,n。i,j表示客人i和j相互认识;i=0&&j=0时输入数据结束。

输入示例: 输出示例:

8 1,2 1,3 2,4 7,6 4,3 5,6 0,0

3 2,3,6

一个结点代表什么?结点的度说明了什么?为什么按照结点的度由大到小排队?FIFO还是优先队列?删除一个结点意味着什么?之后还需要做什么?

10. 模运算问题

问题描述:某美国麻省理工学院的三位教授发明了目前很流行的编码规则,称为RSA。这种编码规则的使用,要求有一个高效的模运算函数。请你帮他们设计一个这样的函数:对于三个正整数a,b,c(1≤a,b<c≤32768),计算ab mod c

问题分析: 冪运算使得结果数据变大;我们面对的是 ab!

模运算使得结果数据变小。

对乘积及时求莫,把一次莫运算变成多次模运算。

依据: x×y mod z = x× (y mod z)mod z

int fmod(int a,int b,int c)

{

if(!((1<=a && a<c)&&(1<=b && b<c)&& c<=32768)) return -1;

int d=1;

for(int i=1;i<=b;i++)

d=d*a mod c;

fmod=d;

return fmod;

}

11. 最短表面距离问题

问题描述:一个长方体P={(x,y,z)|0≤x≤L,0≤y≤W,0≤z≤H}的表面上有两个点A(x1,y1,z1)和B(x2,y2,z2),求A与B之间的最短表面距离。

问题分析: 平面上两点之间的直线距离最短;球面上两点之间的最短距离?

延伸: 此问题非平面亦非球面。

转化:将长方体表面上的两点转化成平面上的两点。

区分: 1.两点在长方体的同一表面上;

2.两点在长方体的两个相邻表面上;

3.两点在长方体的两个相对表面上。

1.A(x1,y1,z1)和B(x2,y2,z2)在长方体的同一表面上。

直接计算直线距离!

2.A(x1,y1,z1)和B(x2,y2,z2)在长方体的两个相邻表面上。

展开长方体;分三种情况;取小。

3.A(x1,y1,z1)和B(x2,y2,z2)在长方体的两个相对表面上。

展开长方体;分12种情况;取小。

12. 多花钱多卖鱼问题

问题分析: 这个问题有一些约束条件:

1.所买鱼的价格总和不能超过资金数m;

2.不能共存的鱼不能同时购买;

3.每种鱼最多买一条;

4.在满足上述条件的前提下,买尽可能多的鱼;

5.在满足上述条件的前提下,花尽可能多的买鱼钱。

13. 巧妙的剪纸问题

问题分析:我们需要解决两个问题:

1.如何巧妙地将所有带*的纸剪成两片纸?

2.这两片纸如何拼接成一个正方形?

所有的*是连通的。剪掉所有的空白纸,并记录横向或者纵向上*连续个数大于n的直线坐标。从左到右、从上到下找到第一个与空白纸相邻的*,从此开始,按照右手规则剪掉所有的空白纸。

n×n的正方形是由两片纸拼接成的。这两片纸中直线上有连续n个*的情形可以分为几种?!

带*的纸片上连续超过n个*的直线是需要下剪子的。

纸片的平移、旋转和翻转。

对两张纸片分别进行矢量化处理。若取左上角方格的坐标是(0,0),则任意方格都有了相对坐标(x,y)。

。旋转(逆时针90):(x,y)→(-y,x)。

翻转(上下):(x,y)→(x,-y)。

(左右):(x,y)→(-x,y)。

平移:(x,y)→(x±d,y±d)

拼接:做一个n×n的正方形模版。先把第一张纸片放进去,再将第二张纸片经过有限次平移、旋转和翻转后放进去,若成功,则结束。

15. 盒子里的气球问题

问题描述: 在一个长方体盒子里,有n个点。在任何一个点上放置一个半径为0的气球,它就会膨胀成一个以该点为球心的标准球体,直到接触到其他气球或盒子的边界。必须等到一个气球膨胀停止后才能放置下一个气球。按照什么样的顺序在这n个点上放置气球,能使得n个气球放置完毕后,所有气球的体积总和最大。

枚举法!

假设要放置的第i个气球的球心是(xi,yi,zi),现在需要计算它膨胀停止后的半径Ri。 假定它最终接触到的气球是半径为Rj的第j个气球,则:

Ri =min{ Dij=((xi-xj)2+(yi-yj)2+(zi-zj)2))1/2-Rj;

(xi,yi,zi)到盒子每个面的距离}

16. 钓鱼问题

贪心算法!

钓5分钟鱼称为钓1次鱼

枚举所有他可能走的湖波数X,即从1走到X,则路上花去的时间为

在这种情况下我们可以不用考虑在湖间移动的时间,可以认为是“瞬间转移” 即可认为在每一时刻都可以从湖波1到X中任选一个钓1次鱼

Time_trans = 0;

Fishmax= 0;

For (X=1;X<=N;x++) {

time_fish = H – time_trans;

fish = fishing(X,time_fish);

if (fish>fishmax) fishmax = fish;

time_trans +=Ti

}

要对需要钓的湖进行枚举,n种可能

如果需要钓k个单位时间的鱼,k次选择

每个单位时间选择的时间复杂度为O(n)

时间复杂度O(kn2)

17. 折纸留痕问题 18. 三色凸多边形问题 19. 超长数字串问题 20. 彩球问题

递归与分治算法!

21.月亮之眼问题

递推

22.丢失的正整数数列问题

问题描述:数学老师给全班同学写了一个包含n个正整数的递增数列,要求大家回家后同样按照递增的次序,写出所有的、任意两个数的和。有个同学很快就写完了作业。可是他出去

玩了一会,回来后发现老师给的原始数列丢失了。你能帮他找回来吗?

问题分析:假设这个同学丢失的正整数递增数列是:

a1,a2,a3,a4,…,an

他写出的结果包含了n(n-1)/2个数,它们由小到大是:

k1,k2,k3,k4,…

a1+a2=k1, a1+a3=k2 a2+a3= ???

假设 a2+a3=kx , 则解方程可得:a1,a2,a3

依次递推计算写出每个ai

23.电气工程师的烦恼

问题分析:以各条网线的编号1,2,3,…,n为顶点构造一个有向图。若 i<j同时i与j不相交,则画由i到j的有向边;

若i<j同时i与j相交,则画由j到i的有向边;

每个顶点的入度就是它前面网线的条

数!!!入度为0的顶点唯一!!拓扑排序!!

25.士兵排队问题

中位数原理 快速选择算法

28.团伙

(i,j,0):i和j是朋友,合并i和j所在的朋友集合

(i,j,1):i和j是敌人,i的敌人是集合e[i]

将i置入集合e[j]

将j置入集合e[i] 集合的存储结构树

29.方块消除游戏

一个方块游戏可以描述成:

(c[1],l[1]), (c[2],l[2]), …, (c[n],l[n])

(c[i],l[i])表示第i个区域的颜色c[i]和方块个数l[i]

假设f[i,j,k]是消除下列区域的最大得分:

(c[i],l[i]), (c[i+1],l[i+1]), …, (c[j

-1],l[j-1]),(c[j],l[j]+k)

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