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

프림 알고리즘은 최소 신장 트리를 어떻게 만듭니까?

  1. A시작 정점에서 트리 하나를 키우며 트리를 떠나는 가장 싼 간선을 추가한다
  2. B사이클이 없어질 때까지 가장 비싼 간선을 제거한다
  3. C간선을 가중치순으로 모두 정렬하여 숲에서 사이클을 만들지 않는 간선을 하나씩 추가한다
  4. D너비 우선 탐색을 실행하고 BFS 트리를 유지한다
2.알고리즘과 복잡도어려움

정렬되지 않은 배열에서 k번째로 작은 원소를 선택하는 것에 대한 진술 중 옳은 것은 무엇입니까?

  1. A선택은 정렬이 필요하므로 항상 Ω(n log n)이 필요하다
  2. B선택은 O(n²)에만 가능하다
  3. C퀵셀렉트는 피벗의 한쪽에만 재귀하므로 최악의 경우에도 O(log n)에 실행된다
  4. D퀵셀렉트는 기대 O(n)에 실행되고, 중앙값의 중앙값은 최악의 경우 O(n)을 보장한다
3.자료구조보통

리스트 중간에 있는 노드에 대한 참조가 있습니다. 어떤 리스트에서 그 노드를 O(1)에 제거할 수 있습니까?

  1. A동적 배열
  2. B이중 연결 리스트
  3. C정렬된 배열
  4. D단일 연결 리스트
4.자료구조어려움

모든 B-트리를 완벽하게 균형 잡힌 상태로 유지하는 성질은 무엇입니까?

  1. A모든 노드의 자식이 정확히 두 개이다
  2. B각 노드가 키를 하나 저장한다
  3. C모든 리프가 같은 깊이에 있다
  4. D키는 루트에만 저장된다
5.그래프 이론보통

트리에 차수가 3인 정점 4개, 차수가 5인 정점 2개, 차수가 2인 정점 2개이(가) 있고 나머지 정점은 모두 잎(차수 1)이다. 잎은 몇 개(L)인가?

4 × deg 32 × deg 52 × deg 2
L =
6.그래프 이론어려움
1112141414210129ABCDEFG

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 · 시작 정점에서 트리 하나를 키우며 트리를 떠나는 가장 싼 간선을 추가한다

이것이 답인 이유

교차 간선의 우선순위 큐를 사용하는 프림 알고리즘은 이진 힙으로 O(E log V)에 실행됩니다.

답

A · 시작 정점에서 트리 하나를 키우며 트리를 떠나는 가장 싼 간선을 추가한다
2.알고리즘과 복잡도

답: D · 퀵셀렉트는 기대 O(n)에 실행되고, 중앙값의 중앙값은 최악의 경우 O(n)을 보장한다

이것이 답인 이유

무작위 피벗을 쓰면 퀵셀렉트의 기대 작업량은 n + n/2 + n/4 + ... = O(n)입니다. 피벗을 중앙값의 중앙값으로 고르면 최악의 경우도 선형이 됩니다.

답

D · 퀵셀렉트는 기대 O(n)에 실행되고, 중앙값의 중앙값은 최악의 경우 O(n)을 보장한다
3.자료구조

답: B · 이중 연결 리스트

이것이 답인 이유

이중 연결 노드는 자신의 이전 노드를 알기 때문에 prev와 next를 직접 다시 연결할 수 있습니다. 단일 연결 리스트는 이전 노드를 찾아야 합니다.

답

B · 이중 연결 리스트
4.자료구조

답: C · 모든 리프가 같은 깊이에 있다

이것이 답인 이유

노드는 가득 차면 위로 분할되고, 트리는 루트가 분할될 때만 높아지므로 모든 리프는 항상 같은 레벨에 있습니다.

답

C · 모든 리프가 같은 깊이에 있다
5.그래프 이론

답: L = 12

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.

트리에 대한 악수 보조정리

L + 26 = 2(L + 8) − 2
L = 12

답

L = 12

지름길: 차수 d ≥ 3인 정점에 대해 L = 2 + Σ (d − 2).

6.그래프 이론

답: d(F) = 32

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: 11
B (11): C: 23, D: 25, G: 21
G (21): E: 30
C (23)
D (25)
E (30): F: 32
F (32)

최단 경로

A → B → G → E → F
d(F) = 32

답

d(F) = 32

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