上海师范大学《计算物理与程序设计》2025-2026学年第一学期期末试卷

装订线装订线PAGE2第1页，共3页上海师范大学《计算物理与程序设计》2025-2026学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、对于一个复杂的优化问题，比如在有限的资源条件下安排多个项目的执行顺序以最大化总收益。如果问题的规模较大且约束条件复杂，以下哪种求解方法可能是最可行的？（）A.暴力搜索所有可能的排列，计算每个排列的收益B.模拟退火算法，通过模拟物理退火过程在解空间中进行搜索，避免陷入局部最优解C.遗传算法，模拟生物进化过程，通过交叉、变异和选择操作来寻找最优解，能够有效地处理大规模、复杂的优化问题，在有限的资源和复杂的约束条件下找到近似最优的项目执行顺序，实现总收益的最大化D.不进行任何优化，随机安排项目顺序2、在计算思维中，错误处理和容错机制是重要的考虑因素。对于一个在线投票系统，以下哪种错误处理方式不太恰当（）A.对重复投票进行检测和拒绝B.当系统出现故障时，保存当前投票数据C.忽略所有错误，继续进行投票D.提供错误提示信息，引导用户正确操作3、关于计算思维中的密码学（Cryptography）基础，以下说法不正确的是：（）A.密码学用于保护信息的机密性、完整性和可用性B.常见的密码算法有对称加密算法、非对称加密算法和哈希函数等C.密码学的安全性基于数学难题和计算复杂性理论D.密码学只用于军事和国家安全领域，在日常生活中没有应用4、在计算思维中，系统设计是一个重要的环节。以下关于系统设计的描述中，错误的是？（）A.系统设计包括需求分析、体系结构设计、模块设计等步骤，需要综合考虑功能、性能、可靠性等方面的要求B.系统设计需要选择合适的技术和工具，如编程语言、数据库、操作系统等C.系统设计需要考虑系统的可扩展性、可维护性和可移植性，以便系统能够适应不断变化的需求D.系统设计只需要考虑系统的功能需求，其他方面的需求可以忽略不计5、对于一个需要处理自然语言文本的情感分析任务，例如判断一篇评论是积极还是消极的。在选择模型和特征时，以下哪种方法可能是最能提高分析准确性的？（）A.仅使用词袋模型，不考虑词序和语法B.结合词向量和深度学习模型，如卷积神经网络或循环神经网络，能够捕捉文本中的语义和上下文信息，更好地理解文本的情感倾向，显著提高情感分析的准确性和可靠性C.不使用任何模型和特征，依靠人工判断D.只考虑文本中的关键词，忽略其他信息6、在计算思维中的逻辑推理方面，以下对于命题逻辑和谓词逻辑的表达能力和应用范围的比较，哪一种描述是全面的？（）A.命题逻辑处理简单的命题及其关系，表达能力有限；谓词逻辑引入了变量和量词，能够更精确地描述对象之间的关系和属性，具有更强的表达能力。命题逻辑常用于简单的逻辑判断，谓词逻辑则在数学证明、人工智能和数据库等领域有广泛应用B.命题逻辑和谓词逻辑在功能和应用上完全相同，可以相互替换使用C.谓词逻辑过于复杂，在实际应用中很少使用，通常使用命题逻辑就足够了D.命题逻辑和谓词逻辑都已经被新的逻辑体系所取代，不再具有实用价值7、在一个机器学习模型的训练过程中，出现了过拟合的现象，即模型在训练数据上表现很好，但在新的数据上表现不佳。以下哪种方法可能是最有效地解决过拟合问题？（）A.增加训练数据的数量和多样性，引入正则化项，如L1和L2正则化，或者使用随机森林等集成学习方法，能够有效地减少模型的复杂度，提高其泛化能力，避免过拟合现象，使模型在新的数据上也能保持较好的预测性能B.继续使用相同的数据和模型，不做任何改变C.减少模型的参数数量，降低模型的复杂度D.不处理过拟合问题，直接使用模型8、在当今数字化时代，计算思维对于解决复杂问题和推动创新具有关键作用。假设您正在开发一个智能交通管理系统，需要考虑实时收集车辆信息、优化交通流量以及应对突发状况。在这个过程中，以下哪种计算思维方法能够最有效地帮助您设计出高效可靠的解决方案？（）A.分解问题，将整个系统分解为多个独立的子模块，如车辆检测、路线规划和应急响应，分别进行优化B.模式识别，通过分析历史交通数据，找出常见的交通模式和规律，以此为基础进行系统设计C.抽象化，忽略系统中的具体细节，专注于构建通用的交通模型和算法，以适应不同的场景D.算法设计，为每个具体的交通管理任务设计复杂的、高精度的算法，而不考虑其执行效率9、在计算思维的代码优化（CodeOptimization）实践中，以下描述不正确的是：（）A.代码优化可以从算法改进、代码重构、编译器优化等多个层面进行B.优化代码时需要注意不要引入新的错误或降低代码的可读性C.只有在程序运行速度明显缓慢或占用大量资源时才需要进行代码优化D.代码优化是一个持续的过程，即使程序已经能够正常运行10、关于计算思维中的数据可视化，以下对于其作用和应用领域的解释，哪一种是准确的？（）A.数据可视化只是为了让数据看起来更漂亮，没有实际的作用B.数据可视化通过将数据以图形、图表等直观的形式展示，帮助人们更快速、更清晰地理解和分析数据。其作用包括发现数据中的模式、趋势、异常值，便于做出决策和沟通交流。数据可视化广泛应用于数据分析、统计学、商业智能、科学研究、新闻报道等领域，能够将复杂的数据转化为易于理解的信息，提高数据的价值和影响力C.数据可视化技术简单，效果有限，在重要的数据分析中作用不大D.数据可视化只适用于展示大规模的数据，对于小规模数据没有必要11、对于一个需要实时处理音频信号的应用，比如语音识别或者音频特效处理。在算法效率和实时性方面，以下哪种技术可能是最为关键的？（）A.使用复杂但效率低下的算法，导致延迟B.采用数字信号处理（DSP）技术，对音频信号进行快速的滤波、变换和分析，能够在实时环境中高效地处理音频数据，满足语音识别和音频特效处理等应用对算法效率和实时性的严格要求C.不进行任何音频处理，直接传输原始音频D.随机选择音频处理技术，不考虑其性能12、对于计算思维中的计算复杂性理论，在判断问题的可解性和求解难度方面，以下哪一个观点是最有价值的？（）A.计算复杂性理论研究问题的计算资源需求（如时间、空间）与问题规模之间的关系。通过分类问题为P类、NP类等，可以确定问题是否存在高效的算法，以及在何种条件下可以近似求解。这对于评估算法的优劣、选择合适的解题策略以及理解计算的本质具有重要意义B.计算复杂性理论过于抽象和理论化，对实际的计算问题解决没有实际的指导作用C.计算复杂性理论只关注最坏情况下的计算复杂度，忽略了平均情况和最好情况下的性能，因此不够全面D.计算复杂性理论可以准确预测任何问题的求解时间和所需资源，为计算问题提供精确的解决方案13、计算思维要求对问题的可行性进行评估。假如要开发一个能够实时翻译全球所有语言的软件，以下哪个方面的考虑最能说明这个项目目前不可行（）A.技术上无法实现对所有语言的准确翻译B.没有足够的开发人员C.市场需求不明确D.资金投入过大14、在计算机系统中，缓存的作用是提高数据的访问速度。以下关于缓存的描述，哪一项是错误的？（）A.缓存越大，性能越好B.缓存的数据是主存数据的副本C.缓存需要采用合适的替换策略D.以上都不对15、在计算思维的逻辑推理方面，关于形式逻辑和数理逻辑在解决计算问题中的作用，以下哪种说法是最合理的？（）A.形式逻辑和数理逻辑为计算问题的解决提供了严谨的推理框架和方法。形式逻辑帮助我们构建清晰的论证结构，判断命题的真假和推理的有效性；数理逻辑则通过符号化和数学化的方式，更精确地描述和处理逻辑关系，为算法设计和程序正确性证明提供基础B.形式逻辑在计算思维中已经过时，数理逻辑是解决所有计算问题的唯一有效工具C.形式逻辑和数理逻辑对于计算问题的解决作用有限，实际中更多依靠直觉和经验D.形式逻辑和数理逻辑在计算思维中的应用非常简单，无需深入学习和理解就能轻松运用16、对于计算中的并行计算模型，以下关于共享内存模型和分布式内存模型的架构特点、通信方式和性能影响因素的描述，哪一项是正确的？（）A.共享内存模型中多个处理器共享同一块内存，通信通过内存访问实现，容易出现内存竞争和同步问题；分布式内存模型中每个处理器有自己的本地内存，通信通过消息传递实现，通信开销较大。处理器数量、数据分布和任务划分等因素都会影响并行性能B.共享内存模型和分布式内存模型在性能上没有差异，可以根据喜好选择使用C.分布式内存模型比共享内存模型更先进，应该优先使用分布式内存模型D.并行计算模型只适用于超级计算机，对于普通多核计算机不适用17、在进行算法复杂度分析时，计算思维要求我们准确评估算法的时间和空间需求。对于一个具有嵌套循环的算法，以下哪种分析方法更能准确估计其复杂度？（）A.只考虑最外层循环的迭代次数B.分别计算每个循环的迭代次数，然后简单相加C.通过数学推导，计算总的操作次数与输入规模之间的关系D.不进行分析，直接运行算法并观察实际运行时间18、对于计算中的排序算法，以下关于冒泡排序、快速排序和归并排序的时间复杂度、空间复杂度和稳定性的分析，哪一项是恰当的？（）A.冒泡排序的时间复杂度为O(n^2)，空间复杂度为O(1)，是稳定排序；快速排序的平均时间复杂度为O(nlogn)，最坏情况为O(n^2)，空间复杂度为O(logn)，通常不稳定；归并排序的时间复杂度为O(nlogn)，空间复杂度为O(n)，是稳定排序。在实际应用中，应根据数据规模和特点选择合适的排序算法B.排序算法的时间复杂度和空间复杂度不重要，只要能得到正确的排序结果就行C.快速排序是最好的排序算法，应该在所有情况下都使用快速排序D.排序算法的稳定性对于排序结果没有影响，不需要考虑19、在进行机器人控制和自动化的任务中，例如工业机器人的操作、服务机器人的导航、无人机的飞行控制等，需要实现精确的运动控制和智能决策。在这个领域，以下哪种计算思维的方法和技术能够确保机器人的高效运行和安全性？（）A.运动规划与轨迹生成B.传感器数据融合与处理C.控制算法的设计与优化D.以上都是20、对于一个需要实时监测和分析网络流量数据的系统，以便及时发现异常和潜在的安全威胁。在数据处理和分析方面，以下哪种方法可能是最有效的？（）A.手动检查每个数据包，效率低下且容易出错B.基于规则的过滤和匹配，设定固定的规则来判断异常C.运用数据挖掘和机器学习算法，如聚类分析和异常检测算法，能够自动从海量的网络流量数据中发现潜在的模式和异常，实现实时、准确的监测和分析，及时发现并预警潜在的安全威胁D.忽略流量数据，不进行任何监测和分析21、关于计算思维中的回溯法（Backtracking），以下说法不准确的是：（）A.回溯法通过尝试不同的选择，如果当前选择导致无解则回溯并尝试其他选择B.它常用于解决组合优化、搜索等问题，如八皇后问题、背包问题等C.回溯法需要设计合理的剪枝策略来减少不必要的搜索，提高效率D.回溯法总是能够找到问题的所有解，不会遗漏任何可能的情况22、在计算中的分治法，以下对于其基本思想、典型应用（如归并排序和快速傅里叶变换）和优点的描述，哪一种是正确的？（）A.分治法将一个复杂问题分解为若干个规模较小、相互独立且与原问题相同类型的子问题，分别求解子问题，然后将子问题的解合并得到原问题的解。归并排序和快速傅里叶变换是分治法的典型应用。分治法的优点包括降低问题的复杂性、提高算法的效率和可并行性B.分治法只适用于一些特定的数学问题，对于实际的应用问题很少使用C.分治法的实现非常复杂，需要很高的编程技巧，不适合初学者使用D.分治法的效率总是低于直接求解问题的方法，因此不应该使用分治法23、对于计算中的云计算概念，以下关于IaaS、PaaS和SaaS的描述，不正确的是哪一项？（）A.IaaS（基础设施即服务）提供服务器、存储和网络等基础设施资源B.PaaS（平台即服务）提供平台环境，如操作系统、数据库和中间件C.SaaS（软件即服务）提供完整的应用程序，用户可以直接使用D.企业在选择云计算服务模式时，只能选择其中一种，不能根据需求组合使用24、在计算思维的框架下，以下哪种软件开发方法更注重迭代和用户反馈？（）A.瀑布模型B.敏捷开发C.螺旋模型D.原型模型25、关于计算中的软件工程方法，以下关于敏捷开发和瀑布模型的比较，不正确的是哪一项？（）A.敏捷开发强调快速迭代、用户反馈和团队协作，能够适应需求的变化B.瀑布模型则按照线性顺序依次进行需求分析、设计、编码、测试和维护等阶段C.敏捷开发适用于需求不确定、变化频繁的项目；瀑布模型适用于需求明确、稳定的项目D.敏捷开发完全摒弃了文档的重要性，而瀑布模型则非常注重文档的完整性和规范性二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）在计算思维中，数据的表示和存储方式直接影响数据的处理效率。请论述常见的数据表示方法（如二进制、十进制、字符编码等），以及不同存储方式（顺序存储、链式存储、索引存储等）的特点和应用场景。2、（本题5分）解释计算思维中的抽象代数中的群论和环论，分析在密码学和编码理论中的应用。3、（本题5分）在计算思维中，模式识别是发现和利用数据中的规律和模式的能力。请论述模式识别的方法和技术，以及如何将模式识别应用于图像识别、数据分析等领域。4、（本题5分）论述计算思维中的“分解”方法，即在面对一个大型复杂问题时，如何将其分解为若干个较小且易于管理的子问题，并阐述分解的原则和技巧。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）对于一个股票交易系统，需要实时处理大量交易数据、分析市场趋势、执行交易策略并确保交易安全。请探讨如何运用计算思维来构建稳定高效的交易平台。