免费智能真题库 > 历年试卷 > 软件设计师 > 2018年上半年 软件设计师 上午试卷 综合知识
  第60题      
  知识点:   快速排序   算法设计   排序   排序算法
  关键词:   冲突   快速排序   时间复杂度   算法   排序        章/节:   计算机软件知识       

 
现需要申请一些场地举办一批活动,每个活动有开始时间和结束时间。在同一个场地,如果一个活动结束之前,另一个活动开始,即两个活动冲突。若活动A从1时间开始,5时间结束,活动B从5时间开始,8时间结束,则活动A和B不冲突。现要计算n个活动需要的最少场地数。
求解该问题的基本思路如下(假设需要场地数为m,活动数为n,场地集合为P1P2,…,Pm),初始条件Pi均无活动安排:
(1)采用快速排序算法对n个活动的开始时间从小到大排序,得到活动a1a2,…,an。对每个活动aii从1到n,重复步骤(2)、(3)和(4);
(2)从P1开始,判断aiP1的最后一个活动是否冲突,若冲突,考虑下一个场地P2,…;
(3)一旦发现ai与某个Pj的最后一个活动不冲突,则将ai安排到Pj,考虑下一个活动;
(4)若ai与所有已安排活动的Pj的最后一个活动均冲突,则将ai安排到一个新的场地,考虑下一个活动;
(5)将n减去没有安排活动的场地数即可得到所用的最少场地数。
算法首先采用了快速排序算法进行排序,其算法设计策略是( 60 );后面步骤采用的算法设计策略是( 61 )。整个算法的时间复杂度是( 62 )。下表给出了n=11的活动集合,根据上述算法,得到最少的场地数为( 63 )。
 
 
  A.  分治
 
  B.  动态规划
 
  C.  贪心
 
  D.  回溯
 
 
 

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   知识点讲解    
   · 快速排序    · 算法设计    · 排序    · 排序算法
 
       快速排序
        快速排序的基本思想是:通过一趟排序将待排的记录分割为独立的两部分,其中一部分记录的关键字均比另一部分记录的关键字小,然后再分别对这两部分记录继续进行排序,以达到整个序列有序。
        具体做法是:附设两个指针low和high,它们的初值分别指向文件的第一个记录和最后一个记录。设枢轴记录的关键字为Pivotkey,则首先从high所指位置起向前搜索,找到第一个关键字小于Pivotkey的记录并与枢轴记录互相交换,然后从low所指位置起向后搜索,找到第一个关键字大于Pivotkey的记录并与枢轴记录相互交换,重复这两步直至low=high为止。
        在所有同数量级(O(nlog2n))的排序方法中,快速排序被认为是平均性能最好的一种,但是,若初始记录序列按关键字有序或基本有序时,快速排序将退化为冒泡排序,此时算法的时间复杂度为O(n2)。
 
       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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