1 条题解

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    @ 2025-8-27 20:26:26
    1. B 解释: 拓扑排序是图论中的一个重要操作,它专门用于处理有向无环图(DAG),输出的序列满足所有任务的依赖关系。

    2. B 解释: 树的定义之一就是一个无环的连通图。对于一个包含n个顶点的图,它成为一棵树的充要条件是:图是连通的且有n-1条边,或者图中无环且有n-1条边。

    3. C 解释: 贪心算法的两个核心性质是贪心选择性质(每一步都做出当前看起来最优的选择)和最优子结构(问题的最优解包含其子问题的最优解)。Prim算法在每一步都选择连接到当前生成树的、权重最小的边,是贪心算法的典型应用。

    4. D 解释: size()vector 中当前存储的元素数量,而 capacity()vector 在不重新分配内存的情况下可以容纳的元素总量。为减少频繁的内存分配,capacity() 通常会预留一些空间,因此它总是大于或等于 size()

    5. B 解释: 无向图的边 (u, v)(v, u) 是同一条边。在邻接矩阵 M 中,这意味着 M[u][v]M[v][u] 的值(通常是1或权重)是相等的。一个矩阵 M 如果满足 M[i][j] = M[j][i],则它是一个对称矩阵。

    6. C 解释: 最长不下降子序列问题具有最优子结构。设 dp[i] 表示以第 i 个元素结尾的最长不下降子序列的长度,则 dp[i] 可以由所有 j < ia[j] <= a[i]dp[j] 推导出来。这是典型的动态规划思想。

    7. B 解释: 正数1的8位二进制是 00000001。求其补码(负数表示法),需要先按位取反得到 11111110,然后加1,结果为 11111111

    8. C 解释: 这是欧拉函数 φ(n) 的标准定义,在数论和密码学(如RSA算法)中有重要应用。

    9. C 解释: std::setstd::map 是基于红黑树实现的有序容器,它们内部的元素会根据键值自动排序。std::vectorstd::list 是序列容器,不保证有序。std::unordered_map 是哈希表,无序。

    10. D 解释: A、B、C 都是卡特兰数的经典应用场景。而n个不同元素的全排列数是 n!,其增长速度远快于卡特兰数。

    11. B 解释: static 修饰局部变量时,该变量的存储位置从栈区变为静态存储区。它的作用域不变(仍为函数内部),但生命周期延长至整个程序结束。这意味着它在多次函数调用之间保持其值。

    12. D 解释: 三分查找(Ternary Search)是二分查找的扩展,专门用于在单峰/单谷函数上快速逼近极值点。它每次排除掉定义域的三分之一,时间复杂度为 O(log n)。

    13. A 解释: P类问题是指能在多项式时间内解决的问题。NP类问题是指能在多项式时间内验证解是否正确的问题。所有能在多项式时间内解决的问题,其解自然也能在多项式时间内验证,因此P是NP的子集。

    14. D 解释: 这两个都是计算加权连通图的最小生成树(MST)的经典算法。Prim算法以顶点为中心扩展,适合稠密图;Kruskal算法按边权从小到大选择,适合稀疏图。

    15. C 解释: IEEE 754是当今最广泛使用的浮点数运算标准,它定义了浮点数的格式(符号位、指数、尾数)以及相关的运算规则。

    16. B 解释: 异或(XOR)的逻辑是“相异为真,相同为假”。表达式 (A AND NOT B) OR (NOT A AND B) 精确地描述了A为真且B为假,或者A为假且B为真的情况,这与异或的定义完全一致。

    17. B 解释: 树状数组(或称二叉索引树)是专门为解决“单点修改、区间查询”问题设计的数据结构。它的单次修改和查询操作的时间复杂度都是 O(log n),代码实现比线段树更简洁。前缀和数组修改慢,链表和哈希表不适合区间操作。

    18. C 解释: 这是排列数(Permutation)的定义,记作 P(n, m)A(n, m)。其计算公式为 n * (n-1) * ... * (n-m+1),等价于 n! / (n-m)!

    19. B 解释: 平衡二叉搜索树通过旋转操作(左旋、右旋)来调整树的结构,以确保在插入或删除后,任意节点的左右子树高度差仍然在限定范围内(如AVL树中为1),从而维持树的平衡。

    20. B 解释: Robert Tarjan 发明的 Tarjan 算法是一种基于深度优先搜索的算法,可以在线性时间 O(V+E) 内找到有向图中的所有强连通分量(SCC)。

    21. C 解释: 虚函数是C++实现运行时多态(Runtime Polymorphism)的关键机制。通过基类指针或引用调用虚函数时,程序会在运行时根据对象的实际类型来决定调用哪个版本的函数(基类的还是派生类的)。

    22. C 解释: 基数排序(Radix Sort)是一种非比较整数排序算法。它将整数按位数切割成不同的数字,然后按每个位数分别进行排序(分配到不同的桶中),再将它们收集起来。

    23. B 解释: 埃氏筛法是一种古老但非常高效的算法,用于找出一定范围内(例如从2到n)的所有质数。它通过从最小的质数开始,依次标记掉其倍数的方式来筛选质数。

    24. B 解释: 堆内存是程序中一块较大的、自由的内存区域。程序员通过 new (C++) 或 malloc (C) 从堆上申请内存,并有责任通过 deletefree 来释放,否则会导致内存泄漏。栈内存由编译器自动管理。

    25. B 解释: 这是鸽巢原理最直观的表述。它是一个简单但强大的组合数学原理,可以用来证明许多存在性问题。

    26. A 解释: next[i] 的值表示模式串 P 的子串 P[0...i] 中,最长的相等的前缀和后缀的长度。这个数组是KMP算法能够在匹配失败时高效地移动模式串,而无需回溯主串指针的关键。

    27. B 解释: 对于一个连通的无向图:如果所有顶点的度数都是偶数,则存在欧拉回路(从一点出发能遍历所有边一次并回到该点);如果恰好有两个顶点的度数为奇数,则存在欧拉路径(从一个奇数度顶点出发,到另一个奇数度顶点结束)。

    28. C 解释: std::priority_queue 是一个容器适配器,它提供常数时间的最大元素查找。其底层默认使用 std::vector 作为存储容器,并用 std::make_heap, std::push_heap, std::pop_heap 等算法来实现最大堆的逻辑。

    29. C 解释: 斐波那契数列的递推关系 F(n) = F(n-1) + F(n-2) 可以表示为矩阵形式。通过构造一个转移矩阵,求 F(n) 就等价于求该矩阵的 n-1 次幂,可以使用快速幂算法将时间复杂度降至 O(log n)。

    30. D 解释: 在成员函数声明后加 const,意味着该函数是一个“常成员函数”。在函数体内,this 指针的类型是 const T*,因此不能通过 this 指针修改类的任何非静态数据成员。

    31. C 解释: 旅行商问题(TSP)是一个著名的组合优化问题,旨在寻找访问n个城市并返回起点的最短路径。它是NP-Hard问题,其判定版本(是否存在长度小于k的回路)是NP-Complete的。其他选项都有多项式时间解法。

    32. B 解释: Graham 扫描法和 Monotone Chain (Andrew's algorithm) 都是计算平面点集凸包的经典高效算法,它们的时间复杂度都是 O(n log n),瓶颈在于对点的排序。

    33. D 解释: TCP(传输控制协议)是一种面向连接的、可靠的协议,它工作在传输层,为应用层提供端到端的通信服务。

    34. C 解释: 这是一个典型的递归树分析。树的高度是 d,每一层大约有 b 倍于上一层的节点数。总的节点数(代表总的计算量)大致是 1 + b + b² + ... + b^d,这是一个等比数列,其和的数量级为 O(b^d)。

    35. A 解释: #define 是一个简单的文本替换预处理指令,它在编译前执行,没有类型检查,也可能导致意想不到的副作用。const 是语言内置的常量定义方式,它有明确的类型,受编译器类型检查系统的保护,更安全、更推荐使用。

    36. A 解释: 霍夫曼编码的核心思想是构造一棵最优二叉树(霍夫曼树),使得出现频率高的字符路径更短,从而获得更短的编码;频率低的字符路径更长,编码也更长。这样加权平均下来,总的编码长度最短。

    37. D 解释: C/C++ 等编译型语言的源代码需要经过预处理(如处理#include, #define)、编译(生成汇编代码)、汇编(生成机器码的目标文件)、链接(将目标文件和库链接成可执行文件)等阶段。解释执行是解释型语言(如Python, JavaScript)的运行方式,它逐行读取代码并立即执行。

    38. B 解释: 期望值(Expected Value)的计算公式为 E(X) = Σ [x * P(x)],即每个取值与其对应概率的乘积之和。所以 E(X) = 1*0.5 + 2*0.3 + 3*0.2 = 0.5 + 0.6 + 0.6 = 1.7

    39. C 解释: 进程调度程序(Scheduler)是操作系统的核心组件之一,它的职责是根据某种调度算法(如先来先服务、时间片轮转等)来决定哪个进程应该在何时获得CPU的使用权。

    40. C 解释: 汉诺塔问题的递推关系是 H(n) = 2 * H(n-1) + 1,其中 H(1) = 1。这是一个经典的递推式,其通项公式解为 H(n) = 2^n - 1

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