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

फ़्लॉयड–वॉर्शल एल्गोरिदम क्या गणना करता है, और कितनी तेज़ी से?

  1. Aएक टोपोलॉजिकल क्रम, O(V²) में
  2. Bएक मिनिमम स्पैनिंग ट्री, O(E log V) में
  3. Cशीर्षों के सभी युग्मों के बीच सबसे छोटे पथ, O(V³) में
  4. Dएक स्रोत शीर्ष से बाकी सभी तक सबसे छोटे पथ, O(V + E) में
2.एल्गोरिदम और जटिलताकठिन

मास्टर प्रमेय का उपयोग करके T(n) = 8T(n/2) + O(n²) का हल क्या है?

  1. AΘ(n² log n)
  2. BΘ(n³)
  3. CΘ(n log n)
  4. DΘ(n²)
3.डेटा संरचनाएँमध्यम

बाइनरी हीप में नया तत्व कैसे डाला जाता है?

  1. Aउसे रूट पर रखें और नीचे sift करें
  2. Bउसे ऐरे के अंत में रखें और जब तक वह हीप गुण का उल्लंघन करे, ऊपर sift करें
  3. Cसभी बड़े तत्वों को एक स्थान दाएँ खिसकाकर उसे उसकी सॉर्टेड स्थिति में डालें
  4. Dपूरे हीप को फिर से शुरू से बनाएँ
4.डेटा संरचनाएँकठिन

कौन-सा गुण हर B-ट्री को पूर्णतः संतुलित रखता है?

  1. Aसभी लीफ़ समान गहराई पर होते हैं
  2. Bकुंजियाँ केवल रूट में संग्रहीत होती हैं
  3. Cहर नोड के ठीक दो चाइल्ड होते हैं
  4. Dहर नोड एक कुंजी संग्रहीत करता है
5.ग्राफ़ सिद्धांतमध्यम

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

2 × deg 34 × deg 44 × deg 53 × deg 2
L =
6.ग्राफ़ सिद्धांतकठिन
712491661311ABCDEF

भारित ग्राफ़ के न्यूनतम स्पैनिंग ट्री का कुल भार W ज्ञात करें।

|V| = 6|E| = 8
W =

3विलयन

1.एल्गोरिदम और जटिलता

उत्तर: C · शीर्षों के सभी युग्मों के बीच सबसे छोटे पथ, O(V³) में

यह उत्तर क्यों है

फ़्लॉयड–वॉर्शल एक डायनेमिक प्रोग्रामिंग एल्गोरिदम है जो बारी-बारी से हर शीर्ष को मध्यवर्ती बिंदु के रूप में अनुमति देता है, O(V³) समय में।

उत्तर

C · शीर्षों के सभी युग्मों के बीच सबसे छोटे पथ, O(V³) में
2.एल्गोरिदम और जटिलता

उत्तर: B · Θ(n³)

यह उत्तर क्यों है

log₂ 8 = 3, और n² की वृद्धि n³ से धीमी है, इसलिए पत्तियाँ हावी होती हैं: Θ(n³)।

उत्तर

B · Θ(n³)
3.डेटा संरचनाएँ

उत्तर: B · उसे ऐरे के अंत में रखें और जब तक वह हीप गुण का उल्लंघन करे, ऊपर sift करें

यह उत्तर क्यों है

अंत में जोड़ने से ट्री पूर्ण रहता है; पैरेंट से स्वैप करना O(log n) चरणों में क्रम बहाल करता है।

उत्तर

B · उसे ऐरे के अंत में रखें और जब तक वह हीप गुण का उल्लंघन करे, ऊपर sift करें
4.डेटा संरचनाएँ

उत्तर: A · सभी लीफ़ समान गहराई पर होते हैं

यह उत्तर क्यों है

भरने पर नोड ऊपर की ओर विभाजित होते हैं और ट्री तभी ऊँचा होता है जब रूट विभाजित हो, इसलिए सभी लीफ़ हमेशा एक ही स्तर पर रहते हैं।

उत्तर

A · सभी लीफ़ समान गहराई पर होते हैं
5.ग्राफ़ सिद्धांत

उत्तर: L = 24

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 + 48 = 2(L + 13) − 2
L = 24

उत्तर

L = 24

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

6.ग्राफ़ सिद्धांत

उत्तर: W = 39

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।

क्रुस्कल का एल्गोरिथ्म

BC (4): लें
DF (6): लें
AB (7): लें
CE (9): लें
BE (11): छोड़ें, चक्र बनता है
AC (12): छोड़ें, चक्र बनता है
EF (13): लें

कुल भार

W = 4 + 6 + 7 + 9 + 13 = 39

उत्तर

W = 39

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