Алгоритми та структури даних: шпаргалка-підсумок

Аркуші з формулами, ключові кроки методів для кожної теми та 6 задач для практики, з повними розв’язками наприкінці.

Нові задачіНазад до курсу

У вікні друку виберіть «Зберегти як PDF», щоб зберегти копію на пристрої.

1Формули та методи

Теорія графів

Лема про рукостискання
Σ deg(v) = 2|E|
Повні графи
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
Регулярний граф
|E| = n·k/2
Дерево і ліс
|E| = n − 1, |E| = n − c
Листки дерева
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
Ейлер
цикл: усі степені парні; шлях: рівно 2 непарні степені
Гамільтонові цикли в Kn
(n − 1)!/2
Оновлення в алгоритмі Дейкстри
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
Маршрути довжиною L
(Mᴸ)ij

Метод

  1. Випишіть степінь кожної вершини; сума степенів дорівнює подвоєній кількості ребер.
  2. У задачах про Ейлера перевірте, що граф зв’язний, і порахуйте вершини з непарним степенем.
  3. Для дерев використовуйте n − 1 ребро та лему про рукостискання.
  4. Для алгоритму Дейкстри ведіть таблицю попередніх відстаней і щоразу фіксуйте незафіксовану вершину з найменшою відстанню.
  5. Для мінімального остовного дерева відсортуйте ребра за вагою й пропускайте кожне ребро, що замикає цикл (Крускал), або нарощуйте одне дерево від початкової вершини (Прім).

2Задачі для практики

1.Алгоритми та складністьСередня

Швидке сортування завжди бере опорним перший елемент. На яких вхідних даних воно демонструє поведінку найгіршого випадку?

  1. AНа масиві довжини 2
  2. BНа масиві, всі елементи якого різні
  3. CНа вже відсортованому масиві
  4. DНа масиві у випадковому порядку
2.Алгоритми та складністьСкладна

Яка амортизована вартість інкременту двійкового лічильника, якщо один інкремент може змінити багато бітів?

  1. AO(1) на інкремент
  2. BO(n log n) на інкремент
  3. CO(n) на інкремент
  4. DO(log n) на інкремент
3.Структури данихСередня

Чому бінарну купу можна зберігати в масиві без жодних вказівників?

  1. AУсі ключі в купі однакові
  2. BЦе повне бінарне дерево, тож позиції визначаються простими формулами індексів
  3. CМасиви автоматично зберігають ключі відсортованими, тож вказівники не потрібні
  4. DКупи ніколи не містять понад 100 елементів
4.Структури данихСкладна

Якого правила мають дотримуватися геш і рівність, щоб геш-таблиця працювала правильно?

  1. AРізні ключі мусять мати різні геш-значення
  2. BРівні ключі мусять мати рівні геш-значення
  3. CРівні геш-значення означають рівні ключі
  4. DГеш-значення мусять бути простими числами
5.Теорія графівСередня
ABCDEЕйлерів циклЕйлерів шлях, не циклжодна з цих

Чи має зв’язний граф ейлерів цикл, ейлерів шлях, що не є циклом, чи нічого з цього? Клікніть свою відповідь.

|V| = 5|E| = 6
  1. 1Ейлерів цикл
  2. 2Ейлерів шлях, не цикл
  3. 3жодна з цих
6.Теорія графівСкладна
8151741459ABCDE

Знайдіть загальну вагу W мінімального остовного дерева зваженого графа.

|V| = 5|E| = 7
W =

3Розчини

1.Алгоритми та складність

Відповідь: C · На вже відсортованому масиві

Чому це відповідь

На відсортованих даних опорний елемент завжди мінімальний, тож одна частина порожня, а інша має n − 1 елементів, що дає O(n²).

Відповідь

C · На вже відсортованому масиві
2.Алгоритми та складність

Відповідь: A · O(1) на інкремент

Чому це відповідь

За n інкрементів біт i змінюється близько n / 2ⁱ разів, тож загалом менше ніж 2n змін — у середньому O(1) на кожен.

Відповідь

A · O(1) на інкремент
3.Структури даних

Відповідь: B · Це повне бінарне дерево, тож позиції визначаються простими формулами індексів

Чому це відповідь

Повнота означає відсутність прогалин, тож діти індексу i завжди розташовані в 2i + 1 і 2i + 2.

Відповідь

B · Це повне бінарне дерево, тож позиції визначаються простими формулами індексів
4.Структури даних

Відповідь: B · Рівні ключі мусять мати рівні геш-значення

Чому це відповідь

Якби два рівні ключі мали різні геші, вони зберігалися б у різних кошиках і пошук не вдавався б; нерівні ключі можуть мати спільний геш.

Відповідь

B · Рівні ключі мусять мати рівні геш-значення
5.Теорія графів

Відповідь: Ейлерів цикл

Ейлер, Гамільтон і дерева: зв’язний граф має ейлерів цикл (кожне ребро один раз, з поверненням до початку), коли кожна вершина має парний степінь, і ейлерів шлях, що не є циклом, коли рівно дві вершини мають непарний степінь; тоді шлях іде від однієї непарної вершини до другої. Гамільтонів цикл відвідує кожну вершину один раз; у Kn їх (n − 1)!/2. Дерево на n вершинах має n − 1 ребро, а зв’язний граф з m ребрами зберігає остовне дерево після вилучення m − n + 1 ребер.

Степені

deg(A) = 2, deg(B) = 4, deg(C) = 2, deg(D) = 2, deg(E) = 2

Непарні вершини

0
Ейлерів цикл

Відповідь

Ейлерів цикл
6.Теорія графів

Відповідь: W = 31

Найкоротші шляхи та остовні дерева: алгоритм Дейкстри фіксує одну вершину за раунд: незафіксовану вершину з найменшою попередньою відстанню. Її відстань тоді остаточна, а кожен сусід v отримує d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v)). Алгоритм Крускала будує мінімальне остовне дерево, беручи ребра від легких до важких і пропускаючи кожне ребро, що замкнуло б цикл; алгоритм Пріма нарощує одне дерево від початкової вершини, завжди додаючи найлегше ребро, що виходить з нього. Остовне дерево з n вершин має n − 1 ребро.

Алгоритм Крускала

BD (4): взяти
DE (5): взяти
AB (8): взяти
BE (9): пропустити, замикає цикл
CE (14): взяти

Загальна вага

W = 4 + 5 + 8 + 14 = 31

Відповідь

W = 31

ExamProblems · examproblems.com/courses/data-structures-and-algorithms