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

Яка часова складність алгоритму Беллмана–Форда на графі з V вершинами та E ребрами?

  1. AO(V + E)
  2. BO(V³ × E)
  3. CO(V × E)
  4. DO(E log V)
2.Алгоритми та складністьСкладна

Що встановила теорема Кука–Левіна?

  1. AКожну задачу з NP можна розв'язати за експоненційний час
  2. BP не дорівнює NP
  3. CПроблема зупинки нерозв'язна
  4. DЗадача виконуваності булевих формул (SAT) є NP-повною
3.Структури данихСередня

Який максимально можливий коефіцієнт заповнення геш-таблиці з відкритою адресацією?

  1. A2
  2. B1
  3. C0,5
  4. DМаксимуму немає
4.Структури данихСкладна

Об'єкт зберігається як ключ у геш-відображенні (hash map), а потім змінюється поле, яке використовує його геш-функція. Який імовірний результат?

  1. AНічого не змінюється, бо геш ключа обчислюється лише раз, коли програма запускається
  2. BВідображення автоматично переміщує ключ у новий кошик
  3. CВідображення видає помилку в момент зміни поля
  4. DПошук об'єкта може не вдатися, бо він лежить у кошику для свого старого гешу
5.Теорія графівСередня
ABCDEFЕйлерів 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| = 6|E| = 7
  1. 1Ейлерів цикл
  2. 2Ейлерів шлях, не цикл
  3. 3жодна з цих
6.Теорія графівСкладна
ABCDEF

Скільки маршрутів довжиною 2 ведуть від C до E? Маршрут може повторювати вершини й ребра. Позначте число N.

M = матриця суміжностіL = 2
N =

3Розчини

1.Алгоритми та складність

Відповідь: C · O(V × E)

Чому це відповідь

Кожен із V − 1 раундів релаксує всі E ребер, що дає O(VE); натомість він працює з від'ємними вагами ребер.

Відповідь

C · O(V × E)
2.Алгоритми та складність

Відповідь: D · Задача виконуваності булевих формул (SAT) є NP-повною

Чому це відповідь

Кук і Левін незалежно показали, що кожна задача з NP зводиться до SAT за поліноміальний час, тож SAT стала першою відомою NP-повною задачею.

Відповідь

D · Задача виконуваності булевих формул (SAT) є NP-повною
3.Структури даних

Відповідь: B · 1

Чому це відповідь

За відкритої адресації всі ключі зберігаються в самій таблиці, тож n не може перевищити m; у методі ланцюжків коефіцієнт заповнення може бути більшим за 1.

Відповідь

B · 1
4.Структури даних

Відповідь: D · Пошук об'єкта може не вдатися, бо він лежить у кошику для свого старого гешу

Чому це відповідь

Розташування ключа обрано за його старим гешем; з новим гешем пошук іде не в тому кошику, тому ключі мають бути незмінними.

Відповідь

D · Пошук об'єкта може не вдатися, бо він лежить у кошику для свого старого гешу
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) = 2, deg(C) = 2, deg(D) = 2, deg(E) = 4, deg(F) = 2

Непарні вершини

0
Ейлерів цикл

Відповідь

Ейлерів цикл
6.Теорія графів

Відповідь: N = 1

Степені: степінь вершини — це кількість ребер, що в ній сходяться. Кожне ребро має два кінці, тож степені в сумі дають подвоєну кількість ребер: Σ deg(v) = 2|E| (лема про рукостискання). Тому кількість вершин з непарним степенем парна. Kn має n(n − 1)/2 ребер, k-регулярний граф на n вершинах має nk/2, а дерево на n вершинах має n − 1 ребро.

Матриця суміжності

A: 0 0 1 0 0 0
B: 0 0 1 1 1 0
C: 1 1 0 0 1 0
D: 0 1 0 0 1 1
E: 0 1 1 1 0 1
F: 0 0 0 1 1 0

Спільні сусіди

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

Відповідь

N = 1

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