A.O(N2)
B.O(N2Lgn)
C.O(N3)
D.O(n3lgn)
试题三(共15 分)
阅读下列说明和图,回答问题 l至问题 3,将解答填入答题纸的对应栏内。
【说明】
一个简单的图形编辑器提供给用户的基本操作包括:创建图形、创建元素、选择元素以及删除图形。图形编辑器的组成及其基本功能描述如下:
(1)图形由文本元素和图元元素构成,图元元素包括线条、矩形和椭圆。
(2)图形显示在工作空间中,一次只能显示一张图形(即当前图形,current)。
(3)编辑器提供了两种操作图形的工具:选择工具和创建工具。对图形进行操作时,一次只能使用一种工具(即当前活动工具,active)
①创建工具用于创建文本元素和图元元素。
②对于显示在工作空间中的图形,使用选择工具能够选定其中所包含的元素,可以选择一个元素,也可以同时选择多个元素。被选择的元素称为当前选中元素(selected)。
③每种元素都具有对应的控制点。拖拽选定元素的控制点,可以移动元素或者调整元素的大小。
现采用面向对象方法开发该图形编辑器,使用 UML 进行建模。构建出的用例图和类图分别如图3-1 和3-2 所示。
【问题1】 (4 分)
根据说明中的描述,给出图 3-1 中U1 和U2 所对应的用例,以及(1)和(2)处所对
应的关系。
【问题2】(8 分)
根据说明中的描述,给出图 3.2 中缺少的C1~C8 所对应的类名以及(3)~(6)
处所对应的多重度。
【问题3】(3 分)
图3-2 中的类图设计采用了桥接(Bridge)设计模式,请说明该模式的内涵。
试题四(15分)
阅读下列说明和C代码,回答问题1至问题3,将解答写在答题纸的对应栏内。
【说明】
某工程计算中要完成多个矩阵相乘(链乘)的计算任务。
两个矩阵相乘要求第一个矩阵的列数等于第二个矩阵的行数,计算量主要由进行乘法运算的次数决定。采用标准的矩阵相乘算法,计算Am*n*Bn*p,需要m*n*p次乘法运算。
矩阵相乘满足结合律,多个矩阵相乘,不同的计算顺序会产生不同的计算量。以矩阵A110*100,A2100*5,A35*50三个矩阵相乘为例,若按(A1*A2)*A3计算,则需要进行10*100*5+10*5*50=7500次乘法运算;若按A1*(A2*A3)计算,则需要进行100*5*50+10*100*50=75000次乘法运算。可见不同的计算顺序对计算量有很大的影响。
矩阵链乘问题可描述为:给定n个矩阵<A1,A2,….An>,矩阵Ai的维数为pi-1*Pi,其中i = 1,2,….n。确定一种乘法顺序,使得这n个矩阵相乘时进行乘法的运算次数最少。
由于可能的计算顺序数量非常庞大,对较大的n,用蛮力法确定计算顺序是不实际的。经过对问题进行分析,发现矩阵链乘问题具有最优子结构,即若A1*A2*…*An的一个最优计算顺序从第k个矩阵处断开,即分为A1*A2*….Ak和Ak+1*Ak+2*…*An两个子问题,则该最优解应该包含A1*A2*…*Ak的一个最优计算顺序和Ak+1*Ak+2*…An的一个最优计算顺序。据此构造递归式,
其中,cost[i][j]表示Ai+1*Ai+2*...Aj+1的最优计算的计算代价。最终需要求解cost[0][n-1]。
【C代码】
算法实现采用自底向上的计算过程。首先计算两个矩阵相乘的计算量,然后依次计算3个矩阵、4个矩阵、…、n个矩阵相乘的最小计算量及最优计算顺序。下面是算法的C语言实现。
(1)主要变量说明
n:矩阵数
seq[]:矩阵维数序列
cost[][]:二维数组,长度为n*n,其中元素cost[i][j]表示Ai+1*Ai+2*…Aj+1的最优计算的计算代价
trace[][]:二维数组,长度为n*n,其中元素trace[i][j]表示Ai+1*Ai+2*Aj+1的最优计算对应的划分位置,即k
(2)函数cmm
define N 100
intcost[N][N];
inttrace[N][N];
int cmm(int n,int seq[]){
int tempCost;
int tempTrace;
int i,j,k,p;
int temp;
for(i=0;i<n;i++){ cost[i][i] =0;}
for(p=1;p<n;p++){
for(i=0; (1) ;i++){
(2);
tempCost = -1;
for(k = i;k<j;k++){
temp = (3) ;
if(tempCost==-1||tempCost>temp){
tempCost = temp;
(4) ;
}
}
cost[i][j] = tempCost;
trace[i][j] = tempTrace;
}
}
return cost[0][n-1];
}
【问题1】(8分)
根据以上说明和C代码,填充C代码中的空(1)~(4)。
【问题2】(4分)
根据以上说明和C代码,该问题采用了 (5) 算法设计策略,时间复杂度 (6) 。(用O符号表示)
【问题3】(3分)
考虑实例n=6,各个矩阵的维数:A1为5*10,A2为10*3,A3为3*12,A4为12*5,A5为5*50,A6为50*6,即维数序列为5,10,3,12,5,50,6。则根据上述C代码得到的一个最优计算顺序为 (7) (用加括号方式表示计算顺序),所需要的乘法运算次数为 (8) 。