डेटा संरचना और एल्गोरिदम: क्रैम पैक

सूत्र-पत्रक, हर विषय के मुख्य विधि-चरण और 6 अभ्यास प्रश्न, पूरे हल पीछे दिए गए हैं।

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1सूत्र और विधियाँ

ग्राफ़ सिद्धांत

हैंडशेक लेमा
Σ deg(v) = 2|E|
पूर्ण ग्राफ़
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
नियमित ग्राफ़
|E| = n·k/2
वृक्ष और वन
|E| = n − 1, |E| = n − c
वृक्ष के पत्ते
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
यूलर
परिपथ: सभी घात सम; पथ: ठीक 2 घात विषम
Kn में हैमिल्टन परिपथ
(n − 1)!/2
डाइक्स्ट्रा अद्यतन
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
लंबाई L की वॉक
(Mᴸ)ij

विधि

  1. हर शीर्ष की घात लिखें; घातों का योग कोरों की संख्या का दोगुना होता है।
  2. यूलर के प्रश्नों में जाँचें कि ग्राफ़ संबद्ध है और विषम घात वाले शीर्षों को गिनें।
  3. वृक्षों के लिए n − 1 कोरों और हैंडशेक लेमा का उपयोग करें।
  4. डाइक्स्ट्रा के लिए अस्थायी दूरियों की सारणी रखें और हर चक्र में सबसे छोटी दूरी वाले अनिर्धारित शीर्ष को निर्धारित करें।
  5. न्यूनतम स्पैनिंग ट्री के लिए कोरों को भार के अनुसार क्रमबद्ध करें और चक्र बनाने वाली हर कोर छोड़ दें (क्रुस्कल), या किसी प्रारंभिक शीर्ष से एक वृक्ष बढ़ाएँ (प्रिम)।

2अभ्यास प्रश्न

1.एल्गोरिदम और जटिलतामध्यम

मर्ज सॉर्ट के लिए डायनेमिक प्रोग्रामिंग कोई वास्तविक गति-वृद्धि क्यों नहीं देती?

  1. Aमर्ज सॉर्ट पहले से ही O(n) है
  2. Bमर्ज सॉर्ट की कोई रिकर्सिव संरचना नहीं है
  3. Cइसकी उप-समस्याएँ अतिव्यापी नहीं हैं, इसलिए दोबारा उपयोग करने को कुछ नहीं है
  4. Dडायनेमिक प्रोग्रामिंग केवल ग्राफ़ समस्याओं पर काम करती है, ऐरे पर नहीं
2.एल्गोरिदम और जटिलताकठिन

स्ट्रासेन का एल्गोरिदम आधे आकार के ब्लॉकों के 8 के बजाय 7 रिकर्सिव गुणनों से मैट्रिक्स गुणा करता है। इसका रनिंग टाइम क्या है?

  1. AΘ(n2)
  2. BΘ(nlog₂ 7), लगभग n2.81
  3. CΘ(n² log n)
  4. DΘ(n³)
3.डेटा संरचनाएँमध्यम

बाइनरी सर्च ट्री के एक नोड का दायाँ सबट्री है। उसका इन-ऑर्डर उत्तराधिकारी (successor) कहाँ है?

  1. Aहमेशा उसका दायाँ चाइल्ड
  2. Bउसके दाएँ सबट्री का सबसे बायाँ नोड
  3. Cहमेशा उसका पैरेंट
  4. Dउसके बाएँ सबट्री का सबसे दायाँ नोड
4.डेटा संरचनाएँकठिन

एक डायनेमिक ऐरे भर जाने पर दोगुना होता है। कई कार्यान्वयन उसे आधा भरा होने के बजाय केवल एक-चौथाई भरा होने पर ही क्यों छोटा करते हैं?

  1. Aऐरे को सॉर्टेड रखने के लिए
  2. Bसीमा के पास push और pop बारी-बारी से होने पर बार-बार आकार बदलने से बचने के लिए
  3. Cक्योंकि मेमोरी आवंटक मेमोरी को केवल ब्लॉक के चौथाई भागों में मुक्त कर सकता है
  4. Dक्योंकि आधे पर आधा करने से तत्व खो जाएँगे
5.ग्राफ़ सिद्धांतमध्यम

एक वृक्ष में घात 4 वाले 3 शीर्ष, घात 5 वाले 3 शीर्ष, घात 2 वाले 4 शीर्ष है, और उसके बाकी सभी शीर्ष पत्ते (घात 1) हैं। उसमें कितने पत्ते L हैं?

3 × deg 43 × deg 54 × deg 2
L =
6.ग्राफ़ सिद्धांतकठिन
1251711691621410ABCDEFG

प्रिम का एल्गोरिथ्म शीर्ष B से शुरू करके न्यूनतम स्पैनिंग ट्री बनाता है। उस कोर पर क्लिक करें जिसे वह कोर संख्या 3 के रूप में जोड़ता है।

प्रारंभ: Bk = 3
  1. 1कोर AB
  2. 2कोर AC
  3. 3कोर BC
  4. 4कोर BD
  5. 5कोर DE
  6. 6कोर DF
  7. 7कोर EF
  8. 8कोर GB
  9. 9कोर GC
  10. 10कोर GD

3विलयन

1.एल्गोरिदम और जटिलता

उत्तर: C · इसकी उप-समस्याएँ अतिव्यापी नहीं हैं, इसलिए दोबारा उपयोग करने को कुछ नहीं है

यह उत्तर क्यों है

मर्ज सॉर्ट के आधे भाग असंयुक्त हैं और हर एक एक बार हल होता है; DP केवल तब मदद करती है जब उप-समस्याएँ दोहराई जाती हैं, जैसे फ़िबोनाची में।

उत्तर

C · इसकी उप-समस्याएँ अतिव्यापी नहीं हैं, इसलिए दोबारा उपयोग करने को कुछ नहीं है
2.एल्गोरिदम और जटिलता

उत्तर: B · Θ(nlog₂ 7), लगभग n2.81

यह उत्तर क्यों है

a = 7 और b = 2 के साथ nlog₂ 7, O(n²) जोड़ कार्य पर प्रभावी होता है, जिससे लगभग n2.81 मिलता है।

उत्तर

B · Θ(nlog₂ 7), लगभग n2.81
3.डेटा संरचनाएँ

उत्तर: B · उसके दाएँ सबट्री का सबसे बायाँ नोड

यह उत्तर क्यों है

नोड के निकट की सभी बड़ी कुंजियाँ उसके दाएँ सबट्री में हैं, और उनमें सबसे छोटी वहाँ का सबसे बायाँ नोड है।

उत्तर

B · उसके दाएँ सबट्री का सबसे बायाँ नोड
4.डेटा संरचनाएँ

उत्तर: B · सीमा के पास push और pop बारी-बारी से होने पर बार-बार आकार बदलने से बचने के लिए

यह उत्तर क्यों है

आधे पर छोटा करने से ऐसे अनुक्रम में हर ऑपरेशन पर आकार बदल सकता है; 1/4 और पूर्ण के बीच का अंतर एमॉर्टाइज़्ड लागत को O(1) रखता है।

उत्तर

B · सीमा के पास push और pop बारी-बारी से होने पर बार-बार आकार बदलने से बचने के लिए
5.ग्राफ़ सिद्धांत

उत्तर: L = 17

यूलर, हैमिल्टन और वृक्ष: संबद्ध ग्राफ़ में यूलर परिपथ (हर कोर एक बार, शुरुआत पर वापसी) तब होता है जब हर शीर्ष की घात सम हो, और परिपथ न होने वाला यूलर पथ तब जब ठीक दो शीर्षों की घात विषम हो; तब पथ एक विषम शीर्ष से दूसरे तक चलता है। हैमिल्टन परिपथ हर शीर्ष पर एक बार जाता है; Kn में ऐसे (n − 1)!/2 होते हैं। n शीर्षों वाले वृक्ष में n − 1 कोरें होती हैं, और m कोरों वाला संबद्ध ग्राफ़ m − n + 1 कोरें हटाने के बाद स्पैनिंग ट्री रखता है।

वृक्ष के लिए हैंडशेक लेमा

L + 35 = 2(L + 10) − 2
L = 17

उत्तर

L = 17

शॉर्टकट: L = 2 + Σ (d − 2), घात d ≥ 3 वाले शीर्षों पर।

6.ग्राफ़ सिद्धांत

उत्तर: कोर DE

सबसे छोटे पथ और स्पैनिंग ट्री: डाइक्स्ट्रा का एल्गोरिथ्म हर चक्र में एक शीर्ष निर्धारित करता है: सबसे छोटी अस्थायी दूरी वाला अनिर्धारित शीर्ष। तब उसकी दूरी अंतिम होती है, और हर पड़ोसी v को d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v)) मिलता है। क्रुस्कल का एल्गोरिथ्म कोरों को हल्की से भारी की ओर लेकर और चक्र बनाने वाली हर कोर छोड़कर न्यूनतम स्पैनिंग ट्री बनाता है; प्रिम का एल्गोरिथ्म प्रारंभिक शीर्ष से एक वृक्ष बढ़ाता है और हमेशा उससे बाहर जाने वाली सबसे हल्की कोर जोड़ता है। n शीर्षों के स्पैनिंग ट्री में n − 1 कोरें होती हैं।

प्रिम का एल्गोरिथ्म

1. GB (2)
2. GD (10)
3. DE (6)
4. DF (9)
5. AB (12)
6. AC (5)

कोर संख्या 3

DE

उत्तर

कोर DE

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