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刘玉贵老师(国科大)2023年算法设计与分析期末作业及答案

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简介:
刘玉贵老师的《算法设计与分析》课程是国科大重要的计算机科学核心课之一。本页面提供该课程2023年的期末作业及其参考答案,帮助学生深入理解和掌握算法相关知识。 国科大刘玉贵老师在2023年开设的算法设计与分析课程包括期末考试、作业以及解答内容。

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客服
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  • 2023
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    刘玉贵老师的《算法设计与分析》课程是国科大重要的计算机科学核心课之一。本页面提供该课程2023年的期末作业及其参考答案,帮助学生深入理解和掌握算法相关知识。 国科大刘玉贵老师在2023年开设的算法设计与分析课程包括期末考试、作业以及解答内容。
  • 研究员的(正式提交版)-中学院
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    本作品为刘玉贵研究员针对《算法设计与分析》课程所编写的详细作业解答,经多次修订后由中国科学院正式提交。内容涵盖了多种经典算法的设计、优化及其应用案例的深入剖析,旨在帮助学生掌握核心概念和实践技能。 ### 知识点总结 #### 1. 矩阵乘法算法的关键操作与时间复杂度分析 矩阵乘法是一种基本的线性代数运算,在计算机科学中有着广泛的应用,例如图形处理、机器学习等领域。对于一个 (m × n) 的矩阵A与一个 (n × p) 的矩阵B进行乘法运算,结果是一个 (m × p) 的矩阵C。 **关键操作数:** 在给定的代码片段中,关键操作是位于第8行的乘法和加法操作: `sum += a[i][k] * b[k][j];` 每次执行这个操作都会涉及到一次乘法和一次加法。因此,每次内循环都会执行两次关键操作。 **时间复杂度分析:** 该算法使用了三个嵌套循环来完成矩阵乘法: - 外层循环遍历矩阵C的所有行(共m次); - 中间层循环遍历矩阵C的所有列(共p次); - 内层循环遍历矩阵A的列和矩阵B的行(共n次)。 因此,总的关键操作数为 (2 × m × n × p)。由此可得算法的时间复杂度为: \[ T(m, n, p) = O(2mnp) = O(mnp) \] #### 2. 查找数组中的最大值和最小值算法及其性能分析 **问题背景:** 问题给出了两种查找数组中最大值和最小值的方法,并要求分析在最坏情况下的比较次数。 **方法一:** 在第一次迭代时,将数组的第一个元素作为初始的最小值和最大值,然后通过遍历数组来更新这两个值。每次迭代都需要与当前元素进行两次比较:一次用于检查是否小于已知的最小值,另一次用于检查是否大于已知的最大值。 - **最坏情况比较次数**:对于长度为n的数组,每次迭代都会进行两次比较,因此总的比较次数为 (2(n - 1))。 **方法二:** 这种方法在第一个if条件不满足的情况下才会进入else if条件进行比较。这意味着在最好的情况下(即数组单调递减),只需要进行一次比较;而在最坏的情况下(数组单调递增),仍然需要进行两次比较。 - **最好情况比较次数**:对于长度为n的数组,如果数组单调递减,则只需要进行一次比较,即 (n - 1)。 - **最坏情况比较次数**:如果数组单调递增,则需要进行两次比较,即 (2(n - 1))。 #### 3. 大O记号与Ω记号的关系式证明 **证明关系式不成立:** 问题要求证明两个关系式不成立。 **(1)** 对于 \(10n^2 + 9 = O(n)\),通过考虑极限可以证明此关系式不成立: \[ \lim_{n \to \infty} \frac{10n^2 + 9}{n} = \infty \] 这表明对于任意常数(c),存在足够大的(n)使得上述表达式的值大于(c),因此原关系式不成立。 **(2)** 对于 \(n^2 log n = Ω(n^2)\),同样可以通过考虑极限证明: \[ \lim_{n \to \infty} \frac{n^2 log n}{n^2} = lim_{n to infty} log n = infty \] 这意味着不存在一个正数(c)使得对于所有足够大的(n),上述比值小于等于(c),所以该关系式也不成立。 #### 4. 表达式的渐近阶排序 **排序原则:** 问题要求对一系列表达式按其渐近阶从低到高排序。 - **log n**:对数增长最慢。 - **n^(23)**:次于对数增长,但远低于线性增长。 - **20n**:线性增长。 - **4n^2**:平方级增长。 - **3^n**:指数级增长。 - **n!**:阶乘级增长。 **排序结果:** 根据上述原则,表达式的渐近阶排序为: \[ \log n < n^{23} < 20n < 4n^2 < 3^n < n! \] 通过对这些典型问题的解析,我们不仅了解了矩阵乘法、查找数组最大最小值以及复杂度分析的基本原理,而且还掌握了如何使用大O记号和Ω记号来描述算法的时间复杂度,并能对不同类型的表达式进行有效的渐近阶排序。这些知识对于深入理解算法设计与分析至关重要。
  • 学院机学院教授的题库习题PPT
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    本资料为中国科学院大学计算机学院刘玉贵教授编制的计算机算法课程期末复习资源,包含详尽的题库与习题解答PPT,旨在帮助学生深入理解算法原理和提高解题能力。 刘老师期末的所有题目都来源于日常习题。
  • (2017-2018).zip
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    本资源包含中国科学院大学在2017至2018学年《算法设计与分析》课程的所有作业题目及其解答,适合对该课程内容进行复习和深入学习的师生使用。 国科大的算法设计与分析相关1-5章复习题第一章样例: 习题一: 1. 第1(执行步改为关键操作数)、第2、3、6、7题。 - 习题一1答:执行步4pmn+3pm+2m+1; 关键操作次数为2nm+p。 - 方法一答:2n-2次;方法二答:同样也是2n-2次。 - 证明: 1) 对于任意的c,当n>c时, 则有10n^2 > cn。不存在这样的c使得10n^2 <= cn,证毕。 2) 同样地,任给c,在满足 n>2c 的条件下,log(n)> c 成立,则 n^2 log(n)>=cn^2 ,同样可以证明该结论。 - 第6题答:给出的函数按增长速度排序为:logn, n^(2/3), 20n, 4n^2, 3^n 和 n!。 - 第7题答: a) 6+n b) c) 对于任意输入,上述计算都成立。 习题二: - 第5题。 答案:c、e是割点;每一点的DFN和L值分别为A(1,1), B(2,1), C(3,1), D(4,4), E(5,1), F(6,5) 和 G(7,5)。 最大连通分支为CD、EFG以及ABCE。 考虑下述选择排序算法: 输入:n个不等的整数数组A[1..n] 输出:按递增次序排列的数组 For i:=1 to n-1 For j:=i+1 to n If A[j]
  • 院陈福《
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    本资料为中科院课程《计算机算法设计与分析》期末考试简答题的标准答案解析,由陈玉福教授提供。包含了对关键概念和问题的详细解答,适用于深入学习及复习使用。 历年试题简答题答案是非常有用的考试资料,开卷必备。
  • -张君-2023数值复习
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    本资料为国科大2023年数值分析课程的期末复习内容,由学生张君玉整理。涵盖了课程中的重要概念、定理及其应用实例,旨在帮助同学更好地理解和掌握数值分析的核心知识。 《国科大-张君玉-数值分析期末复习2023》的复习内容涵盖了数值分析的核心主题,在考试中具有重要地位。这门学科研究如何用数值方法近似解决数学问题,广泛应用于工程、物理、经济和计算机科学等领域。 第二章 插值法是数值分析的基础,主要讨论如何利用有限个数据点构造函数来逼近原函数。拉格朗日插值是一种经典的方法,通过构建多项式基使得在给定点上取到已知值。牛顿插值则基于差商的概念,逐步建立全局插值多项式。这部分内容包括例题1和例题2,要求学生理解和熟练运用这两种方法。 第三章 函数逼近探讨如何用简单函数(如多项式)来近似复杂函数。勒德让多项式具有正交性和最佳平方逼近的性质;切比雪夫多项式的极小截断误差使其广泛应用。最小二乘法用于求解实际问题中的拟合曲线,例题将帮助考生掌握这些理论的实际应用。 第四章 数值积分涉及复合梯形法则和复合辛普森法则等算法,是求定积分的有效方法。学生需通过例题1、2和3来掌握如何选择合适的数值积分方法并进行准确计算。 第五章 专注于线性方程组的直接解法,包括LU分解或LDL²分解、追赶法和平方根法。这些方法在解决大型系统时具有不同的效率与稳定性特点;范数的概念虽然经常出现在作业中但未列为考试重点,理解其对算法稳定性和误差控制的重要性仍然必要。 第六章 讨论线性方程组的迭代解法,如雅可比迭代和高斯-赛德尔迭代。这些方法在处理大规模问题时特别有用,并且节省计算资源;收敛条件是评估迭代过程能否达到预期结果的关键,考生需掌握这些方法的收敛分析并通过例题进行实践。 复习内容全面覆盖了数值分析的主要知识点:从插值到函数逼近、再到积分和线性方程组解法。学生需要深入理解并熟练应用每个章节的内容,在期末考试中取得理想成绩;同时对未明确列为考点但重要的范数概念的理解也是提升综合能力的重要环节。
  • 卜东波
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    本作业集汇集了卜东波老师《计算机算法设计与分析》课程中的习题解答,涵盖广泛算法问题,旨在帮助学生深入理解并掌握各类经典和现代算法的设计及优化技巧。 卜东波老师教授的计算机算法设计与分析课程作业答案分为7个章节:分治算法、动态规划算法、贪心算法、线性规划、网络流算法以及NP问题。所有内容均用英文编写,包括自然语言描述、伪代码、正确性证明和时间复杂度分析。
  • 2016NLP考题
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    这段简介可以描述为:“2016年国科大国宗老师的NLP(自然语言处理)课程期末考试题目。该试题体现了当时自然语言处理领域的核心挑战和技术要求。” 这是一段简短的描述,不过如果需要更具体的内容,则需补充更多细节或直接引用原文中的具体内容。例如可以包括具体的考题类型、考察重点等信息。请告诉我是否需要进一步的信息或者特定方向的详细内容。 2016年国科大NLP(自然语言处理)期末考试题重点包括汉语分词的歧义问题、文法与自动机转换、机器翻译评价指标以及使用Chart算法进行句法分析等内容,还涉及朴素贝叶斯文本分类等相关知识点。