算法设计与分析第五章作业

[计科2201罗浩泰]

1.1 “最小重量机器设计问题"的解空间是所有可能的机器设计方案，每个方案都包括设计变量和约束条件。设计变量可以是机器的材料、形状、尺寸等，约束条件可以是机器的负载能力、稳定性、制造成本等。

1.2 解空间树是一种用于可视化解空间的结构，它将问题的解空间展现为一棵树形结构，其中每个节点代表一个可能的解，每个节点的子节点代表由该节点的状态扩展而来的更多解。在最小重量机器设计问题中，树的根节点表示初始解，每个节点的子节点表示一次设计决策所带来的新解。

1.3 在遍历解空间树的过程中，每个节点的状态值是当前设计变量的取值以及已经满足的约束条件。这些状态值将影响下一次设计决策的选择，并最终导致一组可行的设计解。

1.4 利用限界函数进行剪枝是回溯法的关键步骤之一。该方法通过计算当前节点的上界或下界，从而排除不必要的分支。在最小重量机器设计问题中，可以通过计算当前机器设计的重量上界来剪枝，即当当前设计方案的重量已经超过当前最优解时，就可以剪去该分支。

1. 回溯算法是一种用于解决组合优化问题的通用算法。它通过遍历所有可能的解空间，逐步构造可行解，并在遍历过程中动态地剪枝，以提高搜索效率。回溯算法的关键在于设计状态空间、限界函数和回溯策略。其中，状态空间描述了问题的解空间，限界函数用于剪枝，而回溯策略则决定了在解空间中如何进行搜索。回溯算法的优点是可以解决复杂的组合优化问题，但其缺点是可能会面临指数级别的搜索空间，导致时间复杂度较高。