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程序与算法综合设计课程设计指导书

来源:用户分享 时间:2025/7/23 22:01:59 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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5 10

-1 -1

输出文件示例: output.txt 4 1 7 2 9 3 8 5 10

题14:最佳匹配问题:

问题描述:

羽毛球队有男女运动员各n人。给定2 个n×n矩阵P和Q。P[i][j]是男运动员i和女运动员j配对组成混合双打的男运动员竞赛优势;Q[i][j]是女运动员i和男运动员j配合的女运动员竞赛优势。由于技术配合和心理状态等各种因素影响,P[i][j]不一定等于Q[j][i]。男运动员i和女运动员j配对组成混合双打的男女双方竞赛优势为P[i][j]*Q[j][i]。设计一个算法,计算男女运动员最佳配对法,使各组男女双方竞赛优势的总和达到最大。

编程任务:

设计一个优先队列式分支限界法,对于给定的男女运动员竞赛优势,计算男女运动员最佳配对法,使各组男女双方竞赛优势的总和达到最大。

数据输入:

第一行有1 个正整数n (1≤n≤20)。接下来的2n行,每行n个数。前n行是p,后n行是q。

结果输出:

将计算出的男女双方竞赛优势的总和的最大值输出。

样例输入: 3

10 2 3 2 3 4 3 4 5 2 2 2 3 5 3 4 5 1

样例输出:52

课题15:(75分)设计程序以实现构造哈夫曼树的哈夫曼算法,要求如下: (1)可以使用实验工具的有关功能。 (2)要能演示构造过程。

(3)求解出所构造的哈夫曼树的带权路径长度。

课题16:(85分)采用哈夫曼编码思想实现文件的压缩和恢复功能,并提供压缩前后的占用空间之比。

要求:

(1)描述压缩基本符号的选择方法。

(2)运行时的压缩原文件的规模应不小于5K。 (3)提供恢复文件与原文件的相同性对比功能。

课题18:(75分)给出一组实验来比较下列排序算法的时间性能:

快速排序、堆排序、希尔排序、冒泡排序、归并排序(其它排序也可以作为比较的对象)

要求:

(1)时间性能包括平均时间性能、最好情况下的时间性能、最差情况下的时间性能等。 (2)实验数据应具有说服力,包括:

规模范围要大(如从100到10000)

数据的初始特性类型要多,因而需要具有随机性;

实验数据的组数要多,即同一规模的数组要多选几种不同类型的数据来实验。 实验结果要能以清晰的形式给出,如图、表等。

(3)算法所用时间必须是机器时间,也可以包括比较和交换元素的次数。 (4)实验分析及其结果要能以清晰的方式来描述,如数学公式或图表等。 (5)要给出实验的方案及其分析。

课题19:(85分)设计一个模拟电梯工作过程的图形演示系统。要求所设计的电梯能符合市场上大多数系统的要求。

设计概要:几部电梯;相应优先级及规则确定;

课题20:(95分)决策树构造算法的实现

(1) 简介:决策树是通过一系列规则对数据进行分类的过程。它提供一种在什么条件下会得

到什么值的类似规则的方法。它是一个从上到下、分而治之的归纳过程,是决策树的一个经典的构造算法。应用于很多预测的领域,如通过对信用卡客户数据构建分类模型,可预测下一个客户他是否属于优质客户。

(2) 分类过程:分类是数据挖掘、机器学习和模式识别中一个重要的研究领域。数据分类是

一个两步过程。第一步,使用已知类别标记的训练数据集建立一个分类模型。例如:图1是一个决策树模型。第二步,对未知标记的数据使用模型进行分类。例如,根据图1的决策树模型,运用自顶而下的属性测试过程,将表2中的样例1-6分别分类为“Y”、“Y”、“Y”、“Y”、“N”、“N”。

天况

晴 湿度

多云

Y

风况

大 N

正常

Y

有 N

Y

图1. 一个决策树模型的例子

(3) 算法描述:

输入:训练样例集S,未标记的节点T,属性集A 输出:以T为根的决策树

① 如果S中所有样例都是正例,则标记节点T为“Y”,并结束; ② 如果S中所有样例都是反例,则标记节点T为“N”,并结束;

③ 否则,从A中选择一个属性X,(可随机选)标记节点T为X;

④ 设X的所有取值为V1, V2,?,Vn,依据这些取值将S划分为n个子集 S1, S2, ?, Sn,建T的n个孩子节点Ti,并分别以Vi作为从T到Ti的分支标号; ⑤ 对每对(Si,Ti,A-{X}),递归调用ID3算法建立一棵以Ti为根的子树; END

(4) 举例:对下表运用算法构建决策树

表1. 一个训练数据集

编号 天况 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 晴 晴 多云 雨 雨 雨 多云 晴 晴 雨 晴 多云 多云 温度 热 热 热 中 冷 冷 冷 中 冷 中 中 中 热 湿度 风况 大 大 大 大 正常 正常 正常 大 正常 正常 正常 大 正常 无 有 无 无 无 有 有 无 无 无 有 有 无 分类 N N Y Y Y N Y N Y Y Y Y Y 雨 中 大 有 14 N 对下列样例输入使用构建的决策树模型预测其分类属性: 表2. 一个待分类的数据集 编号 天况 1 2 3 晴 晴 雨 温度 热 热 热 湿度 风况 正常 正常 正常 无 有 无 分类 ? ? ? 4 5 晴 晴 中 冷 正常 大 无 有 ? ? 晴 冷 大 无 ? 6 (5) 要求:①设计合理的数据结构,编程实现决策树构造算法;②给定训练数据集,运用构建的决策树模型,设计合理的文件格式,保存于外存之中;③设计决策树分类算法,根

据保存在外存的决策树模型,实现决策树的分类过程,完成对未知类别属性数据样例的分类。

课题21:(95分) 关联规则求解算法Apriori的实现

简介:关联分析是数据挖掘中的一个重要任务,Apriori算法是一种典型的关联分析算法。多用于超市的销售决策,如通过统计一段时间内,用户买商品A和B同时发生的概率,得出了顾客买A则很可能会买B的一条规则。

本课题要求对给定的训练数据,实现Apriori算法,构件关联规则集合。 Apriori算法描述如下:

输入:训练样例集S,属性集A,支持度阈值minsup,置信度阈值minconf 输出:关联规则集 (1)令 k=1

(2)生成长度为1的频繁项集

(3)重复以下操作直到不在生成新的频繁项集

(a)剪除一些候选项集,它们包含非频繁的长度为K子集 (b)从长度为k的频繁项集中生成长度为k+1的候选项集 (c)通过扫描数据库,计算每个候选项集的支持度

(d)除去那些非频繁的候选项集,只留下那些频繁的候选项集

END 示例:

基本概念表:关联规则的简单例子 TID 网球拍 网 球 运动鞋 羽毛球 1 2 3 4 5 6

1 1 1 1 0 1

1 1 0 0 1 1

1 0 0 1 1 0

0 0 0 0 1 0

用一个简单的例子说明。表1是顾客购买记录的数据库D,包含6个事务。项集I={网球拍,网球,运动鞋,羽毛球}。考虑关联规则(频繁二项集):网球拍与网球,事务1,2,3,4,6包含网球拍,事务1,2,6同时包含网球拍和网球,支持度(X^Y)/D=0.5,置信度(X^Y)/X=0.6。若给定最小支持度α = 0.5,最小置信度β = 0.6,认为购买网球拍和购买网球之间存在关联。

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