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(K_n)| = n(n − 1)/2, |E(K_m,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
K_n의 해밀턴 회로: (n − 1)!/2
다익스트라 갱신: d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
길이 L의 보행: (Mᴸ)_ij

방법

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

2연습 문제

1.알고리즘과 복잡도보통

O(log n)처럼 Big O에서 로그의 밑을 보통 생략하는 이유는 무엇입니까?

A밑은 n이 작을 때만 중요하기 때문에
B로그는 항상 정수로 반올림되기 때문에
C밑이 다른 로그는 상수배만큼만 다르기 때문에
D컴퓨터 과학의 모든 로그는 밑이 10이므로 생략해도 알 수 있기 때문에

2.알고리즘과 복잡도어려움

점화식 T(n) = 2T(n/2) + n log n의 해는 무엇입니까?

AΘ(n log n)
BΘ(n log² n)
CΘ(n)
DΘ(n²)

3.자료구조보통

이진 최소 힙에서 extract-min은 어떻게 동작합니까?

A모든 리프에서 새로운 최솟값을 찾는다
B마지막 원소를 루트로 옮기고 아래로 내린다
C배열의 마지막 원소를 제거한다
D루트를 제거하고 모든 원소를 왼쪽으로 한 칸씩 이동시킨다

4.자료구조어려움

이진 힙에서 decrease-key(원소의 위치를 알고 있는 경우)의 시간 복잡도는 무엇입니까?

AO(n)
BO(n log n)
CO(log n)
DO(1)

5.그래프 이론보통

연결 그래프의 정점이 20개이고 간선이 28개이다. 신장 트리가 남도록 제거해야 하는 간선은 몇 개(k)인가?

|V| = 20|E| = 28

k =

6.그래프 이론어려움

B에서 E까지 가는 길이 2의 보행은 몇 개인가? 보행에서는 정점과 간선이 반복될 수 있다. 그 수를 N(이)라 하자.

M = 인접 행렬L = 2

N =

3용액

1.알고리즘과 복잡도

답: C · 밑이 다른 로그는 상수배만큼만 다르기 때문에

이것이 답인 이유

밑을 바꾸면 로그에 상수가 곱해지는데, Big O는 상수 계수를 무시합니다.

답

C · 밑이 다른 로그는 상수배만큼만 다르기 때문에

2.알고리즘과 복잡도

답: B · Θ(n log² n)

이것이 답인 이유

k단계는 약 n log(n / 2ᵏ)의 작업을 하고 log n개 단계에 걸쳐 합하면 Θ(n log² n)이 되며, 이는 마스터 정리의 확장된 두 번째 경우입니다.

답

B · Θ(n log² n)

3.자료구조

답: B · 마지막 원소를 루트로 옮기고 아래로 내린다

이것이 답인 이유

마지막 원소가 루트의 빈자리를 채우고, 힙 성질이 성립할 때까지 더 작은 자식과 교환되며, O(log n)이 걸립니다.

답

B · 마지막 원소를 루트로 옮기고 아래로 내린다

4.자료구조

답: C · O(log n)

이것이 답인 이유

키를 감소시킨 후 원소는 최대 힙의 높이만큼 위로 이동합니다(sift up). 피보나치 힙은 분할 상환 O(1) decrease-key를 달성합니다.

답

C · O(log n)

5.그래프 이론

답: k = 9

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, K_n에는 (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

20 − 1 = 19

제거할 간선

k = 28 − 19 = 9

답

k = 9

6.그래프 이론

답: N = 1

차수: 정점의 차수는 그 정점에 닿는 간선의 수입니다. 모든 간선은 양 끝이 있으므로 차수의 합은 간선 수의 두 배입니다: Σ deg(v) = 2|E|(악수 보조정리). 따라서 차수가 홀수인 정점의 수는 짝수입니다. K_n은 간선이 n(n − 1)/2개이고, 정점이 n개인 k-정규그래프는 nk/2개이며, 정점이 n개인 트리는 간선이 n − 1개입니다.

인접 행렬

A: 0 1 1 0 0

B: 1 0 0 1 1

C: 1 0 0 0 1

D: 0 1 0 0 1

E: 0 1 1 1 0

공통 이웃

(M²)_BE = 1·0 + 0·1 + 0·1 + 1·1 + 1·0 = 1

답

N = 1

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