자료구조와 알고리즘: 벼락치기 팩

공식 모음, 모든 주제의 핵심 풀이 단계, 연습 문제 6개가 들어 있으며 전체 풀이는 맨 뒤에 있습니다.

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1공식과 풀이 방법

그래프 이론

악수 보조정리
Σ deg(v) = 2|E|
완전그래프
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
정규그래프
|E| = n·k/2
트리와 포리스트
|E| = n − 1, |E| = n − c
트리의 잎
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
오일러
회로: 모든 차수가 짝수; 경로: 차수가 홀수인 정점이 정확히 2개
Kn의 해밀턴 회로
(n − 1)!/2
다익스트라 갱신
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
길이 L의 보행
(Mᴸ)ij

방법

  1. 모든 정점의 차수를 적으세요. 차수의 합은 간선 수의 두 배입니다.
  2. 오일러 문제에서는 그래프가 연결되어 있는지 확인하고 차수가 홀수인 정점의 수를 세세요.
  3. 트리에서는 간선이 n − 1개라는 사실과 악수 보조정리를 사용하세요.
  4. 다익스트라에서는 임시 거리 표를 만들고, 매 단계마다 확정되지 않은 정점 중 거리가 가장 작은 정점을 확정하세요.
  5. 최소 신장 트리는 간선을 가중치 순으로 정렬해 사이클을 만드는 간선을 건너뛰거나(크루스칼), 시작 정점에서 트리 하나를 키워 가세요(프림).

2연습 문제

1.알고리즘과 복잡도보통

상향식 표로 n번째 피보나치 수를 계산하는 시간 복잡도는 무엇입니까?

  1. AO(n)
  2. BO(log n)
  3. CO(n²)
  4. DO(2ⁿ)
2.알고리즘과 복잡도어려움

새 문제 X가 NP-hard임을 보이려면 무엇을 해야 합니까?

  1. A작은 입력에서 X에 다항 알고리즘이 없음을 보인다
  2. B알려진 NP-hard 문제를 다항 시간에 X로 환원한다
  3. CX를 다항 시간에 검증할 수 있음을 보인다
  4. DX를 다항 시간에 알려진 NP-hard 문제로 환원한다
3.자료구조보통

다익스트라 알고리즘은 다음에 처리할 정점을 고르는 데 어떤 추상 자료형을 사용합니까?

  1. A스택
  2. B순서가 없는 집합
  3. C최소 우선순위 큐
  4. DFIFO 큐
4.자료구조어려움

개방 주소법을 사용하는 해시 테이블에서 삭제할 때 "툼스톤"(tombstone) 표시를 자주 사용하는 이유는 무엇입니까?

  1. A보안을 위해 삭제된 키를 영구히 보관해야 하므로 슬롯을 재사용할 수 없기 때문이다
  2. B테이블이 정렬된 상태가 되기 때문이다
  3. C슬롯을 비우면 다른 키의 탐사 순서가 끊길 수 있기 때문이다
  4. D툼스톤이 해싱 속도를 높이기 때문이다
5.그래프 이론보통

연결 그래프의 정점이 13개이고 간선이 18개이다. 신장 트리가 남도록 제거해야 하는 간선은 몇 개(k)인가?

|V| = 13|E| = 18
k =
6.그래프 이론어려움
91287466551486ABCDEFG

다익스트라 알고리즘으로 가중 그래프에서 A에서 F까지의 최단 경로의 길이 d(F)을(를) 구하시오.

시작: A끝: F
d(F) =

3용액

1.알고리즘과 복잡도

답: A · O(n)

이것이 답인 이유

0부터 n까지 표를 채우는 데 항목당 덧셈 한 번이 필요하므로 작업량은 지수가 아니라 선형입니다.

답

A · O(n)
2.알고리즘과 복잡도

답: B · 알려진 NP-hard 문제를 다항 시간에 X로 환원한다

이것이 답인 이유

알려진 어려운 문제를 효율적으로 X로 변환할 수 있다면, X에 대한 빠른 알고리즘은 알려진 문제도 풀게 됩니다.

답

B · 알려진 NP-hard 문제를 다항 시간에 X로 환원한다
3.자료구조

답: C · 최소 우선순위 큐

이것이 답인 이유

보통 이진 힙으로 구현하는 최소 우선순위 큐는 거리가 가장 작은 미방문 정점을 효율적으로 반환합니다.

답

C · 최소 우선순위 큐
4.자료구조

답: C · 슬롯을 비우면 다른 키의 탐사 순서가 끊길 수 있기 때문이다

이것이 답인 이유

삭제된 슬롯이 비게 되면 이후의 탐색이 일찍 멈춰서 탐사 체인의 더 뒤쪽에 배치된 키를 놓칠 수 있습니다.

답

C · 슬롯을 비우면 다른 키의 탐사 순서가 끊길 수 있기 때문이다
5.그래프 이론

답: k = 6

오일러, 해밀턴, 트리: 연결 그래프는 모든 정점의 차수가 짝수이면 오일러 회로(모든 간선을 한 번씩 지나 출발점으로 돌아옴)를 가지고, 차수가 홀수인 정점이 정확히 두 개이면 회로가 아닌 오일러 경로를 가집니다. 이 경로는 한 홀수 정점에서 다른 홀수 정점까지 이어집니다. 해밀턴 회로는 모든 정점을 한 번씩 방문하며, Kn에는 (n − 1)!/2개가 있습니다. 정점이 n개인 트리는 간선이 n − 1개이고, 간선이 m개인 연결 그래프는 m − n + 1개의 간선을 제거한 뒤에도 신장 트리를 유지합니다.

신장 트리의 간선

13 − 1 = 12

제거할 간선

k = 18 − 12 = 6

답

k = 6
6.그래프 이론

답: d(F) = 21

최단 경로와 신장 트리: 다익스트라 알고리즘은 매 단계에서 정점 하나를 확정합니다. 임시 거리가 가장 작은 미확정 정점입니다. 그 거리는 최종 값이 되고, 모든 이웃 v는 d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))로 갱신됩니다. 크루스칼 알고리즘은 간선을 가벼운 것부터 골라 사이클을 만드는 간선을 건너뛰면서 최소 신장 트리를 만들고, 프림 알고리즘은 시작 정점에서 트리 하나를 키우며 트리에서 뻗어 나가는 가장 가벼운 간선을 항상 추가합니다. 정점이 n개인 신장 트리는 간선이 n − 1개입니다.

단계별 다익스트라

각 줄: 확정된 정점, 그 최종 거리, 거리가 개선되는 이웃.

A (0): B: 9, C: 12
B (9): D: 16, G: 14
C (12): E: 16
G (14)
D (16): F: 22
E (16): F: 21
F (21)

최단 경로

A → C → E → F
d(F) = 21

답

d(F) = 21

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