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  第60题      
  知识点:   分治法   归并排序   数组   算法设计   排序   排序算法
  章/节:   计算机软件知识       

 
归并排序算法在排序过程中,将待排序数组分为两个大小相同的子数组,分别对两个子数组采用归并排序算法进行排序,排好序的两个子数组采用时间复杂度为0(n)的过程合并为一个大数组。根据上述描述,归并排序算法采用了(60)算法设计策略。归并排序算法的最好和最坏情况下的时间复杂度为(61)。
 
 
  A.  分治
 
  B. 
 
  C. 
 
  D. 
 
 
 

 
  第65题    2010年下半年  
   43%
(65)不能保证求得0-1背包问题的最优解。
  第65题    2011年下半年  
   55%
  第60题    2013年上半年  
   25%
考虑下述背包问题的实例。有5件物品,背包容量为100,每件物品的价值和重量如下表所示,并已经按照物品的单位重量价值从大到小排..
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  第61题    2010年上半年  
   25%
对以下四个序列用直接插入排序方法由小到大进行排序时,元素比较数最少的是 (61).
  第63题    2013年上半年  
   48%
给定n个整数构成的数组A={a1,a2,…,an}和整数x,判断A中是否存在两个元素ai和aj,使得ai+aj=x。为了求解该问题,首先用归并..
  第62题    2016年上半年  
   43%
考虑一个背包问题,共有n=5个物品,背包容量为W=10,物品的重量和价值分别为:w={2,2,6,5,4},v={6,3,5,4,6},求背包问题..
   知识点讲解    
   · 分治法    · 归并排序    · 数组    · 算法设计    · 排序    · 排序算法
 
       分治法
               递归的概念
               递归是指子程序(或函数)直接调用自己或通过一系列调用语句间接调用自己,是一种描述问题和解决问题的常用方法。
               递归有两个基本要素:边界条件,即确定递归到何时终止,也称为递归出口;递归模式,即大问题是如何分解为小问题的,也称为递归体。
               分治法的基本思想
               分治法的设计思想是将一个难以直接解决的大问题分解成一些规模较小的相同问题,以便各个击破、分而治之。如果规模为n的问题可分解成k个子问题,1<kn,这些子问题互相独立且与原问题相同。分治法产生的子问题往往是原问题的较小模式,这就为递归技术提供了方便。
               一般来说,分治算法在每一层递归上都有3个步骤。
               (1)分解。将原问题分解成一系列子问题。
               (2)求解。递归地求解各子问题。若子问题足够小,则直接求解。
               (3)合并。将子问题的解合并成原问题的解。
 
       归并排序
        归并是将两个或两个以上的有序文件合并成为一个新的有序文件。
        归并排序是把一个有n个记录的无序文件看成是由n个长度为1的有序子文件组成的文件,然后进行两两归并,如此重复,直至最后形成一个包含n个记录的有序文件为止。这种反复将两个有序文件归并成一个有序文件的排序方法称为两路归并排序。
 
       数组
               数组的定义及基本运算
               n维数组是一种"同构"的数据结构,其每个元素类型相同、结构一致。数组是定长线性表在维数上的扩张,即线性表中的元素又是一个线性表。
               数组结构的特点是:数据元素数目固定;数据元素具有相同的类型;数据元素的下标关系具有上下界的约束且下标有序。
               对数组进行的基本运算有以下两种。
               (1)给定一组下标,存取相应的数据元素。
               (2)给定一组下标,修改相应的数据元素中某个数据项的值。
               数组的顺序存储
               一旦定义了数组,结构中的数据元素个数和元素之间的关系就不再发生变动,因此数组适合于采用顺序存储结构。
               由于计算机的内存结构是一维线性的,因此存储多维数组时必须按照某种方式进行降维处理,即将数组元素排成一个线性序列,这就产生了次序约定问题。对二维数组有两种存储方式:一种是以列为主序的存储方式;另一种是以行为主序的存储方式。
               设每个数据元素占用L个单元,mn为数组的行数和列数,那么以行为主序优先存储的地址计算公式为
               Loc(aij)=Loc(a11)+((i-1)n+(j-1))L
               同样的,以列为主序优先存储的地址计算公式为
               Loc(aij)=Loc(a11)+((j-1)m+(i-1))L
 
       算法设计
        通常求解一个问题可能会有多种算法可供选择,选择的主要标准首先是算法的正确性和可靠性、简单性和易理解性;其次是算法所需要的存储空间更少和执行速度更快等。
        算法设计是一件非常困难的工作,通常设计一个"好"的算法应考虑达到正确性、可读性、健壮性、效率与低存储量需求等目标。
        经常采用的算法设计技术主要有迭代法、穷举搜索法、递推法、贪心法、回溯法、分治法和动态规划法等。
 
       排序
        假设含n个记录的文件内容为{R1R2,…,Rn},其相应的关键字为{k1k2,…,kn}。经过排序确定一种排列{Rj1Rj2,…,Rjn},使得它们的关键字满足如下递增(或递减)关系:kj1≤kj2≤…≤kjn(或kj1kj2≥…≥kjn)。
 
       排序算法
               简单排序
               简单排序包括直接插入排序、冒泡排序、简单选择排序等方法。
               1)直接插入排序
               直接插入排序的基本操作是将一个记录插入到已排好序的有序表中,从而得到一个新的、记录数增1的有序表。
               2)冒泡排序
               首先将第一个记录的关键字和第二个记录的关键字进行比较,若为逆序(即 r[1].key>r[2].key),则交换两个记录,接着比较第二个记录和第三个记录的关键字。依次类推,直至第n-1个记录和第n个记录的关键字进行过比较为止。这个过程称为第一趟冒泡排序,使得关键字最大的记录被安置到最后一个记录的位置上。然后进行第二趟冒泡排序,对前n-1个记录进行同样的操作,结果是使关键字次大的记录被安置到第n-1个记录的位置上。当进行完第n-1趟冒泡排序时,所有记录都已有序排列。
               3)简单选择排序
               简单选择排序的基本思想是:在进行每趟排序时,从无序的记录中选择出关键字最小(或最大)的记录,将其插入到有序序列(初始时为空)的尾部。
               希尔排序
               希尔排序又称"缩小增量排序",是对直接插入排序方法的改进。希尔排序的基本思想是:先将整个待排记录序列分割成若干序列,然后分别进行直接插入排序,待整个序列中的记录基本有序时,再对全体记录进行一次直接插入排序。
               快速排序
               快速排序是对冒泡排序的一种改进。先通过一趟排序将待排记录分割成独立的两部分,其中一部分记录的关键字均比另一部分记录的关键字小,然后分别对这两部分记录继续进行排序,使得整个序列有序。
               堆排序
               1)堆的概念
               对于n个元素的关键字序列{k1,k2,…,kn},当且仅当所有关键字都满足下列关系时称其为堆:
               
               从序列元素间的关系来看,堆是一棵完全二叉树的层次序列。显然,堆顶元素为序列中n个元素的最小值(或最大值)。若堆顶为最小元素,则称为小根堆;若堆顶为最大元素,则称为大根堆。
               2)堆排序的基本思想(小根堆)
               对一组待排序记录的关键字,首先把它们按堆的定义排成一个堆序列,从而输出堆顶的最小关键字,然后将剩余的关键字再调整成新堆,便得到次小的关键字,如此反复进行,直到全部关键字排成有序序列。
               归并排序
               归并排序是不断将多个小而有序的序列合成一个大而有序的序列的过程。其中最常用的归并排序是二路归并排序,它是将整个序列中的元素进行分组,相邻的两个元素为一组,然后分别为每个小组进行排序,随后将两个相邻的小组合成一个组,继续进行组内排序;直到所有元素被合并成一个组内,并使组内元素有序,此时排序结束。
               基数排序
               基数排序的思想是按组成关键字的各个数位的值进行排序,它是分配排序的一种。基数排序把一个关键字Ki看成一个d元组,即
               
               其中称为最高有效位,@称为最低有效位。基数排序可以从最高有效位开始,也可以从最低有效位开始。
               基数排序的基本思想是:设立r个队列(r为基数),队列的编号为0, 1, 2, …,r-1。首先按最低有效位的值,把n个关键字分配到这r个队列中;然后从小到大将各队列中的关键字再依次收集起来;接着再按次低有效位的值把刚收集起来的关键字再分配到r个队列中。重复上述收集过程,直至最高位有效。这样得到了一个从小到大有序的关键字序列。
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