Cấu trúc dữ liệu và giải thuật: gói ôn nước rút

Bảng công thức, các bước phương pháp chính cho từng chủ đề và 6 bài tập, kèm lời giải đầy đủ ở cuối.

Bài mớiQuay lại môn học

Trong cửa sổ in, hãy chọn “Lưu dưới dạng PDF” để giữ một bản trên thiết bị của bạn.

1Công thức và phương pháp

Lý thuyết đồ thị

Bổ đề bắt tay
Σ deg(v) = 2|E|
Đồ thị đầy đủ
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
Đồ thị đều
|E| = n·k/2
Cây và rừng
|E| = n − 1, |E| = n − c
Lá của cây
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
Euler
chu trình: mọi bậc đều chẵn; đường đi: đúng 2 bậc lẻ
Chu trình Hamilton trong Kn
(n − 1)!/2
Cập nhật Dijkstra
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
Đường đi độ dài L
(Mᴸ)ij

Phương pháp

  1. Hãy ghi bậc của mỗi đỉnh; tổng các bậc bằng hai lần số cạnh.
  2. Với bài Euler, hãy kiểm tra đồ thị liên thông và đếm số đỉnh có bậc lẻ.
  3. Với cây, hãy dùng n − 1 cạnh và bổ đề bắt tay.
  4. Với Dijkstra, hãy lập bảng khoảng cách tạm thời và mỗi vòng chốt đỉnh chưa chốt có giá trị nhỏ nhất.
  5. Với cây khung nhỏ nhất, hãy sắp xếp các cạnh theo trọng số và bỏ qua mọi cạnh tạo thành chu trình (Kruskal), hoặc mở rộng một cây từ một đỉnh xuất phát (Prim).

2Bài tập

1.Thuật toán và độ phức tạpTrung bình

Quy hoạch động hữu ích khi một bài toán có:

  1. AMột vòng lặp duy nhất
  2. BChỉ các đầu vào ngẫu nhiên
  3. CCác bài toán con chồng lặp và cấu trúc con tối ưu
  4. DHoàn toàn không có bài toán con, nên có thể giải trong một bước
2.Thuật toán và độ phức tạpKhó

22n có thuộc O(2ⁿ) không?

  1. ACó, vì cả hai đều là hàm mũ
  2. BKhông, vì 22n tăng chậm hơn 2ⁿ
  3. CKhông, vì 22n = 4ⁿ và 4ⁿ / 2ⁿ = 2ⁿ tăng không giới hạn
  4. DCó, vì các hệ số hằng trong số mũ luôn bị bỏ qua trong Big O
3.Cấu trúc dữ liệuTrung bình

Thuật toán Dijkstra dùng kiểu dữ liệu trừu tượng nào để chọn đỉnh kế tiếp cần xử lý?

  1. AHàng đợi FIFO
  2. BNgăn xếp
  3. CMột tập không có thứ tự
  4. DHàng đợi ưu tiên min
4.Cấu trúc dữ liệuKhó

Vì sao cây B được dùng trong cơ sở dữ liệu và hệ thống tệp?

  1. AChúng lưu dữ liệu không sắp xếp
  2. BHệ số phân nhánh cao giữ cây nông, giảm số lần đọc đĩa chậm
  3. CChúng dùng ít bộ nhớ hơn bất kỳ mảng nào, nên toàn bộ chỉ mục luôn vừa trong bộ nhớ chính
  4. DChúng không cần cân bằng lại
5.Lý thuyết đồ thịTrung bình

Một đồ thị liên thông có 6 đỉnh và 11 cạnh. Phải bỏ bao nhiêu cạnh k để còn lại một cây khung?

|V| = 6|E| = 11
k =
6.Lý thuyết đồ thịKhó
ABCDE

Có bao nhiêu đường đi khép kín độ dài 3 bắt đầu và kết thúc tại B? Một đường đi có thể lặp lại đỉnh và cạnh. Gọi số đó là N.

M = ma trận kềL = 3
N =

3Dung dịch

1.Thuật toán và độ phức tạp

Đáp số: C · Các bài toán con chồng lặp và cấu trúc con tối ưu

Vì sao đây là đáp án

Lưu kết quả của các bài toán con chồng lặp (ghi nhớ hoặc lập bảng) tránh công việc lặp lại, biến các thuật toán hàm mũ thành đa thức.

Đáp số

C · Các bài toán con chồng lặp và cấu trúc con tối ưu
2.Thuật toán và độ phức tạp

Đáp số: C · Không, vì 22n = 4ⁿ và 4ⁿ / 2ⁿ = 2ⁿ tăng không giới hạn

Vì sao đây là đáp án

Một hằng số cộng vào số mũ cho một hệ số hằng, nhưng một hằng số nhân với số mũ làm đổi cơ số và tốc độ tăng.

Đáp số

C · Không, vì 22n = 4ⁿ và 4ⁿ / 2ⁿ = 2ⁿ tăng không giới hạn
3.Cấu trúc dữ liệu

Đáp số: D · Hàng đợi ưu tiên min

Vì sao đây là đáp án

Hàng đợi ưu tiên min, thường là đống nhị phân, trả về hiệu quả đỉnh chưa thăm có khoảng cách nhỏ nhất.

Đáp số

D · Hàng đợi ưu tiên min
4.Cấu trúc dữ liệu

Đáp số: B · Hệ số phân nhánh cao giữ cây nông, giảm số lần đọc đĩa chậm

Vì sao đây là đáp án

Cây B lưu nhiều khóa trên mỗi nút, nên chiều cao nhỏ và mỗi lần tra cứu cần ít lần đọc khối; cây B+ còn liên kết các lá để quét theo khoảng.

Đáp số

B · Hệ số phân nhánh cao giữ cây nông, giảm số lần đọc đĩa chậm
5.Lý thuyết đồ thị

Đáp số: k = 6

Euler, Hamilton và cây: một đồ thị liên thông có chu trình Euler (đi qua mỗi cạnh một lần, trở về điểm đầu) khi mọi đỉnh có bậc chẵn, và có đường đi Euler không phải chu trình khi có đúng hai đỉnh bậc lẻ; khi đó đường đi chạy từ một đỉnh lẻ đến đỉnh lẻ kia. Một chu trình Hamilton thăm mỗi đỉnh một lần; Kn có (n − 1)!/2 chu trình như vậy. Một cây trên n đỉnh có n − 1 cạnh, và một đồ thị liên thông có m cạnh còn lại một cây khung sau khi bỏ m − n + 1 cạnh.

Các cạnh của cây khung

6 − 1 = 5

Các cạnh cần bỏ

k = 11 − 5 = 6

Đáp số

k = 6
6.Lý thuyết đồ thị

Đáp số: N = 4

Bậc: bậc của một đỉnh là số cạnh gặp đỉnh đó. Mỗi cạnh có hai đầu, nên tổng các bậc bằng hai lần số cạnh: Σ deg(v) = 2|E| (bổ đề bắt tay). Do đó số đỉnh có bậc lẻ là số chẵn. Kn có n(n − 1)/2 cạnh, một đồ thị k-đều trên n đỉnh có nk/2 cạnh, và một cây trên n đỉnh có n − 1 cạnh.

Ma trận kề

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

Thêm một bước

(M³)BB = 1·1 + 4·0 + 2·1 + 0·1 + 1·1 = 4

Đáp số

N = 4

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