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

सरल रिकर्सिव फ़िबोनाची (fib(n) = fib(n−1) + fib(n−2)) की टाइम कॉम्प्लेक्सिटी क्या है?

  1. Aघातांकी (Exponential)
  2. Bरैखिक (Linear)
  3. Cस्थिर (Constant)
  4. Dलघुगणकीय (Logarithmic)
2.एल्गोरिदम और जटिलताकठिन

कुक–लेविन प्रमेय ने क्या स्थापित किया?

  1. Aहॉल्टिंग समस्या अनिर्णेय (undecidable) है
  2. BP, NP के बराबर नहीं है
  3. Cबूलियन संतुष्टि समस्या (SAT) NP-complete है
  4. Dहर NP समस्या घातांकी समय में हल हो सकती है
3.डेटा संरचनाएँमध्यम

बाइनरी हीप को बिना किसी पॉइंटर के ऐरे में क्यों संग्रहीत किया जा सकता है?

  1. Aऐरे अपने आप कुंजियों को सॉर्टेड क्रम में रखते हैं, इसलिए पॉइंटर की आवश्यकता नहीं होती
  2. Bहीप में कभी 100 से अधिक तत्व नहीं होते
  3. Cयह एक पूर्ण बाइनरी ट्री है, इसलिए स्थितियाँ सरल इंडेक्स सूत्रों का पालन करती हैं
  4. Dहीप की सभी कुंजियाँ समान होती हैं
4.डेटा संरचनाएँकठिन

सर्कुलर बफ़र में front == rear का अर्थ ख़ाली या भरा दोनों हो सकता है। इन्हें अलग पहचानने का एक सामान्य तरीका क्या है?

  1. Afront और rear को एक ही वेरिएबल में संग्रहीत करें
  2. Bएक अलग तत्व-गिनती रखें, या हमेशा एक स्लॉट ख़ाली छोड़ें
  3. Cजब भी front, rear के बराबर हो बफ़र साफ़ कर दें, ताकि स्थिति ख़ाली रहे
  4. Dबफ़र का आकार दो की घात रखें
5.ग्राफ़ सिद्धांतमध्यम

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

2 × deg 3
L =
6.ग्राफ़ सिद्धांतकठिन
181169101751419ABCDEFG

क्रुस्कल का एल्गोरिथ्म न्यूनतम स्पैनिंग ट्री बनाता है। उस कोर पर क्लिक करें जिसे वह कोर संख्या 6 के रूप में जोड़ता है; छोड़ी गई कोरें नहीं गिनी जातीं।

k = 6
  1. 1कोर AC
  2. 2कोर BC
  3. 3कोर BD
  4. 4कोर DF
  5. 5कोर EF
  6. 6कोर GB
  7. 7कोर GC
  8. 8कोर GD
  9. 9कोर GE

3विलयन

1.एल्गोरिदम और जटिलता

उत्तर: A · घातांकी (Exponential)

यह उत्तर क्यों है

कॉल ट्री लगभग φⁿ (करीब 1.618ⁿ) की तरह बढ़ता है। मेमोइज़ेशन इसे O(n) तक घटा देता है।

उत्तर

A · घातांकी (Exponential)
2.एल्गोरिदम और जटिलता

उत्तर: C · बूलियन संतुष्टि समस्या (SAT) NP-complete है

यह उत्तर क्यों है

कुक और लेविन ने स्वतंत्र रूप से दिखाया कि NP की हर समस्या बहुपदी समय में SAT में रिड्यूस होती है, इसलिए SAT पहली ज्ञात NP-complete समस्या थी।

उत्तर

C · बूलियन संतुष्टि समस्या (SAT) NP-complete है
3.डेटा संरचनाएँ

उत्तर: C · यह एक पूर्ण बाइनरी ट्री है, इसलिए स्थितियाँ सरल इंडेक्स सूत्रों का पालन करती हैं

यह उत्तर क्यों है

पूर्णता का अर्थ है कोई अंतराल नहीं, इसलिए इंडेक्स i के चाइल्ड हमेशा 2i + 1 और 2i + 2 पर होते हैं।

उत्तर

C · यह एक पूर्ण बाइनरी ट्री है, इसलिए स्थितियाँ सरल इंडेक्स सूत्रों का पालन करती हैं
4.डेटा संरचनाएँ

उत्तर: B · एक अलग तत्व-गिनती रखें, या हमेशा एक स्लॉट ख़ाली छोड़ें

यह उत्तर क्यों है

गिनती के साथ ख़ाली का अर्थ count = 0 और भरा का अर्थ count = capacity है; एक ख़ाली स्लॉट के साथ भरा (rear + 1) mod n == front के रूप में परिभाषित होता है।

उत्तर

B · एक अलग तत्व-गिनती रखें, या हमेशा एक स्लॉट ख़ाली छोड़ें
5.ग्राफ़ सिद्धांत

उत्तर: L = 4

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 + 6 = 2(L + 2) − 2
L = 4

उत्तर

L = 4

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

6.ग्राफ़ सिद्धांत

उत्तर: कोर AC

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

1. GC (5)
2. BD (6)
3. DF (9)
4. EF (10)
5. BC (11)
6. AC (18)

कोर संख्या 6

AC

उत्तर

कोर AC

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