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[主观题]

【问题 1】(8 分) 用回溯法求解此 0-1 背包问题,请填充下面伪代码中(1)~(4)处空缺。 回溯法是一

【问题 1】(8 分)

用回溯法求解此 0-1 背包问题,请填充下面伪代码中(1)~(4)处空缺。

回溯法是一种系统的搜索方法。在确定解空间后,回溯法从根结点开始,按照深度优先策略遍历解空间树,搜索满足约束条件的解。对每一个当前结点,若扩展该结点已经不满足约束条件,则不再继续扩展。为了进一步提高算法的搜索效率,往往需要设计一个限界函数,判断并剪枝那些即使扩展了也不能得到最优解的结点。现在假设已经设计了BOUND(v,w,k,W )函数,其中 v、w、k 和 W分别表示当前已经获得的价值、当前背包的重量、已经确定是否选择的物品数和背包的总容量。对应于搜索树中的某个结点,该函数值表示确定了部分物品是否选择之后,对剩下的物品在满足约束条件的前提下进行选择可能获得的最大价值,若该价值小于等于当前已经得到的最优解,则该结点无需再扩展。

下面给出 0-1背包问题的回溯算法伪代码。

函数参数说明如下:

W:背包容量;n:物品个数;w:重量数组;v:价值数组;fw:获得最大价值时背包的重量;fp:背包获得的最大价值;X:问题的最优解。

变量说明如下:

cw:当前的背包重量;cp:当前获得的价值;k:当前考虑的物品编号;Y:当前已获得的部分解。

【问题 1】(8 分) 用回溯法求解此 0-1 背包问题,请填充下面伪代码中(1)~(4)处空缺。

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第1题
0-1背包问题可以描述为:有n个物品,对i=1,2,…,n,第i个物品价值为vi ,重量为wi(vi,和wi为非负数),

0-1背包问题可以描述为:有n个物品,对i=1,2,…,n,第i个物品价值为vi ,重量为wi(vi,和wi为非负数),背包容量为W(W为非负数),选择其中一些物品装入背包,使装入背包物品的总价值最大,0-1背包问题可以描述为:有n个物品,对i=1,2,…,n,第i个物品价值为vi ,重量为wi(vi,且总重量不超过背包容量,即0-1背包问题可以描述为:有n个物品,对i=1,2,…,n,第i个物品价值为vi ,重量为wi(vi,其中,xi∈{0,1},xi=0表示第i个物品不放入背包,xi=1表示第i个物品 放入背包。

【问题1】(8分)

用回溯法求解此0-1背包问题,请填充下面伪代码中(1)~(4)处空缺。

回溯法是一种系统的搜索方法。在确定解空间后,回溯法从根结点开始,按照深度优先策略遍历解空间树,搜索满足约束条件的解。对每一个当前结点,若扩展该结点己经不满足约束条件,则不再继续扩展。为了进一步提高算法的搜索效率,往往需要设计一个限界函数,判断并剪枝那些即使扩展了也不能得到最优解的结点。现在假设已经设计了BOUND(v,w,k,W)函数,其中v, w, k和W分别表示当前已经获得的价值、当前背包的重量、己经确定是否选择的物品数和背包的总容量。对应于搜索树中的某个结点,该函数值表示确定了部分物品是否选择之后,对剩下的物品在满足约束条件的前提下进行选择可能获得的最大价值,若该价值小于等于当前已经得到的最优解,则该结点无需再扩展。

下面给出0-1背包问题的回溯算法伪代码。

函数参数说明如下:

W:背包容量;n:物品个数;w:重量数组;v:价值数组;fw:获得最大价值时背包的重量;fp:背包获得的最大价值;X:问题的最优解。

变量说明如下:

cw:当前的背包重量;cp:当前获得的价值;k:当前考虑的物品编号;Y:当前已获得的部分解。

BKNAP(W,n,w,v,fw,fp,X)

1 cw ← cp ← 0

2 (1)

3 fp ← -1

4 while true

5 while k≤n and cw+w[k]≤W do

6 (2)

7 cp ← cp+v[k]

8 Y[k]← 1

9 k ← k+1

10 if k>n then

11 if fp<cp then

12 fp ← cp

13 fw ← ew

14 k ← n

15 X ← Y

16 else Y(k)← 0

17 while BOUND(cp,cw,k,W) ≤fp do

18 while k≠0 and Y(k)≠1 do

19 (3)

20 if k=0 then return

21 Y[k]←0

22 cw ← cw ← w[k]

23 cp ← cp ← v[k]

24 (4)

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第2题
在下列算法设计方法中,(57)在求解问题的过程中并不从整体最优上加以考虑,而是做出在当前看来是最好的选择。利用该设计方法可以解决(58)问题。

A.分治法

B.贪心法

C.动态规划方法

D.回溯法

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第3题
● 斐波那契(Fibonacci)数列可以递归地定义为: ?用递归算法求解F(5)时需要执行 (63) 次“+”运算,该

● 斐波那契(Fibonacci)数列可以递归地定义为:

● 斐波那契(Fibonacci)数列可以递归地定义为: ?用递归算法求解F(5)时需要执行 (63

用递归算法求解F(5)时需要执行 (63) 次“+”运算,该方法采用的算法策略是 (64) 。

(63)

A. 5

B. 6

C. 7

D. 8

(64)

A. 动态规划

B. 分治

C. 回溯

D. 分支限界

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第4题
(八皇后问题)设在初始状态下在国际象棋棋盘上没有任何棋子(皇后)。然后顺序在第1行,第2行,……第
(八皇后问题)设在初始状态下在国际象棋棋盘上没有任何棋子(皇后)。然后顺序在第1行,第2行,……第

8行上布放棋子。在每一行中有8个可选择位置,但在任一时刻,棋盘的合法布局都必须满足3个限制条件,即任何两个棋子不得放在棋盘上的同一行、或者同一列、或者同一斜线上。试编写一个递归算法,求解并输出此问题的所有合法布局。(提示:用回溯法。在第n行第j列安放一个棋子时,需要记录在行方向、列方向、正斜线方向、反斜线方向的安放状态,若当前布局合法,可向下一行递归求解,否则可移走这个棋子,恢复安放该棋子前的状态,试探本行的第j+1列)

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第5题
用大M法求解极大化的LP问题时,人工变量在目标函数中的系数是()。

A、(-M

B、M

C、1

D、-1)

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第6题
试题四(共15分) 阅读下列说明和c代码,将应填入(n)处的字句写在答题纸的对应栏内。 【说明】 设某一

试题四(共15分)

阅读下列说明和c代码,将应填入(n)处的字句写在答题纸的对应栏内。

【说明】

设某一机器由n个部件组成,每一个部件都可以从m个不同的供应商处购得。供应商j供应的部件i具有重量Wij和价格Cij。设计一个算法,求解总价格不超过上限cc的最小重量的机器组成。

采用回溯法来求解该问题:

首先定义解空间。解空间由长度为n的向量组成,其中每个分量取值来自集合{l,2,…,m},将解空间用树形结构表示。

接着从根结点开始,以深度优先的方式搜索整个解空间。从根结点开始,根结点成为活结点,同时也成为当前的扩展结点。向纵深方向考虑第一个部件从第一个供应商处购买,得到一个新结点。判断当前的机器价格(C11)是否超过上限(cc),重量(W11)是否比当前已知的解(最小重量)大,若是,应回溯至最近的一个活结点;若否,则该新结点成为活结点,同时也成为当前的扩展结点,根结点不再是扩展结点。继续向纵深方向考虑第二个部件从第一个供应商处购买,得到一个新结点。同样判断当前的机器价格(C11+C21)是否超过上限(cc),重量(W11+W21)是否比当前已知的解(最小重量)大。若是,应回溯至最近的一个活结点;若否,则该新结点成为活结点,同时也成为当前的扩展结点,原来的结点不再是扩展结点。以这种方式递归地在解空间中搜索,直到找到所要求的解或者解空间中已无活结点为止。

【C代码】

下面是该算法的C语言实现。

(1)变量说明

n:机器的部件数

m:供应商数

cc:价格上限

w[][]:二维数组,w[i][j]表示第j个供应商供应的第i个部件的重量

c[][]:二维数组,c[i][j]表示第j个供应商供应的第i个部件的价格

best1W:满足价格上限约束条件的最小机器重量

bestC:最小重量机器的价格

bestX[].最优解,一维数组,bestX[i]表示第i个部件来自哪个供应商

cw:搜索过程中机器的重量

cp:搜索过程中机器的价格

x[]:搜索过程中产生的解,x[i]表示第i个部件来自哪个供应商

i:当前考虑的部件,从0到n-l

j:循环变量

(2)函数backtrack

Int n=3;

Int m=3;

int cc=4:

int w[3][3]={{1,2,3},{3,2,1},{2,2,2}};

int c[3][3]={{1,2,3},{3,2,1},{2,2,2}};

int bestW=8;

int bestC=0;

int bestX[3]={0,0,0};

int cw=0;

int cp=0;

int x[3]={0,0,0};

int backtrack(int i){

int j=0;

int found=0;

if(i>n-1){/*得到问题解*/

bestW= cw;

bestC= cp;

for(j=0;j<n;j++){

(1)____;

}

return 1;

}

if(cp<=cc){/*有解*/

found=1;

}

for(j=0; (2)____;j++){

/*第i个部件从第j个供应商购买*/

(3) ;

cw=cw+w[i][j];

cp=cp+c[i][i][j];

if(cp<=cc && (4) {/*深度搜索,扩展当前结点*/

if(backtrack(i+1)){found=1;}

}

/*回溯*/

cw= cw -w[i][j];

(5) ;

}

return found;

}

从下列的2道试题(试题五和试题六)中任选1道解答。

如果解答的试题数超过1道,则题号小的1道解答有效。

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第7题
在求解某问题时,经过分析发现该问题具有最优子结构性质,求解过程中子问题被重复求解,则采用 (64)
算法设计策略;若定义问题的解空间,以深度优先的方式搜索解空间,则采用(65)算法设计策略。

A.分治

B.动态规划

C.贪心

D.回溯

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第8题
已知用下列差分方程描述的一个线性移不变因果系统(用MATLAB方法求解)。y(n)=y(n-1)+y(n-2)十x(n-1)(1)求这个系统的系统函数,画出其零极点图并指出其收敛区域;(2)求此系统的单位抽样响应;(3)此系统是一个不稳定系统,请找一个满足上述差分方程的稳定的(非因果)系统的单位抽样响应。

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第9题
● 迪杰斯特拉(Dijkstra)算法按照路径长度递增的方式求解单源点最短路径问题,该算法运用了 (63)
算法策略

(63)

A. 贪心

B. 分而治之

C. 动态规划

D. 试探+回溯

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第10题
分别用单纯形法中的大M法和两阶段法求解下述线性规划问题,并指出属哪-类解。max z=2x1+3x2—5x3

分别用单纯形法中的大M法和两阶段法求解下述线性规划问题,并指出属哪-类解。

max z=2x1+3x2—5x3

分别用单纯形法中的大M法和两阶段法求解下述线性规划问题,并指出属哪-类解。max z=2x1+3x2

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