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

Một bài toán có cấu trúc con tối ưu nghĩa là gì?

  1. AMột lời giải tối ưu có thể được xây dựng từ các lời giải tối ưu của các bài toán con
  2. BBài toán có đúng một lời giải tối ưu, và mọi bài toán con đều dùng chung lời giải đó
  3. CBài toán có thể giải trong thời gian hằng số
  4. DMọi bài toán con đều có cùng kích thước
2.Thuật toán và độ phức tạpKhó

Phải chứng minh hai điều nào để chứng tỏ một bài toán quyết định X là NP-đầy đủ?

  1. AX thuộc P, và X quy dẫn về SAT
  2. BX quy dẫn về một bài toán trong P, và X thuộc NP
  3. CX không có thuật toán đa thức, và X quyết định được
  4. DX thuộc NP, và một bài toán NP-đầy đủ đã biết quy dẫn về X trong thời gian đa thức
3.Cấu trúc dữ liệuTrung bình

Cây nhị phân hoàn hảo có chiều cao h, với chiều cao tính bằng cạnh, có bao nhiêu nút?

  1. Ah2
  2. B2h+1 − 1
  3. C2h
  4. D2h + 1
4.Cấu trúc dữ liệuKhó

Cặp phép duyệt nào luôn xác định duy nhất một cây nhị phân có các khóa phân biệt?

  1. AThứ tự trước và thứ tự giữa
  2. BChỉ thứ tự trước
  3. CChỉ duyệt theo mức
  4. DThứ tự trước và thứ tự sau
5.Lý thuyết đồ thịTrung bình

Đồ thị đầy đủ K5 có bao nhiêu chu trình Hamilton khác nhau H? Các chu trình chỉ khác nhau ở đỉnh xuất phát hoặc chiều đi được tính là một.

K5
H =
6.Lý thuyết đồ thịKhó
1178201315591ABCDEFG

Hãy tìm tổng trọng số W của một cây khung nhỏ nhất của đồ thị có trọng số.

|V| = 7|E| = 9
W =

3Dung dịch

1.Thuật toán và độ phức tạp

Đáp số: A · Một lời giải tối ưu có thể được xây dựng từ các lời giải tối ưu của các bài toán con

Vì sao đây là đáp án

Cấu trúc con tối ưu là điều kiện cần để cả thuật toán tham lam lẫn quy hoạch động cho đáp án đúng.

Đáp số

A · Một lời giải tối ưu có thể được xây dựng từ các lời giải tối ưu của các bài toán con
2.Thuật toán và độ phức tạp

Đáp số: D · X thuộc NP, và một bài toán NP-đầy đủ đã biết quy dẫn về X trong thời gian đa thức

Vì sao đây là đáp án

Việc thuộc NP cho thấy X không khó hơn NP; phép quy dẫn từ một bài toán NP-đầy đủ đã biết cho thấy X khó ít nhất bằng toàn bộ NP.

Đáp số

D · X thuộc NP, và một bài toán NP-đầy đủ đã biết quy dẫn về X trong thời gian đa thức
3.Cấu trúc dữ liệu

Đáp số: B · 2h+1 − 1

Vì sao đây là đáp án

Cộng 1 + 2 + 4 + ... + 2h cho 2h+1 − 1; ví dụ, chiều cao 2 cho 7 nút.

Đáp số

B · 2h+1 − 1
4.Cấu trúc dữ liệu

Đáp số: A · Thứ tự trước và thứ tự giữa

Vì sao đây là đáp án

Preorder cho gốc, và vị trí của nó trong dãy inorder chia cây con trái và phải; preorder với postorder không rõ ràng khi một nút có một con.

Đáp số

A · Thứ tự trước và thứ tự giữa
5.Lý thuyết đồ thị

Đáp số: H = 12

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.

Đếm

H = (5 − 1)!/2 = 24/2 = 12

Đáp số

H = 12
6.Lý thuyết đồ thị

Đáp số: W = 50

Đường đi ngắn nhất và cây khung: thuật toán Dijkstra chốt một đỉnh mỗi vòng: đỉnh chưa chốt có khoảng cách tạm thời nhỏ nhất. Khoảng cách của nó khi đó là cuối cùng, và mỗi đỉnh kề v được d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v)). Thuật toán Kruskal xây dựng cây khung nhỏ nhất bằng cách lấy các cạnh từ nhẹ đến nặng và bỏ qua mọi cạnh tạo thành chu trình; thuật toán Prim mở rộng một cây từ một đỉnh xuất phát bằng cách luôn thêm cạnh nhẹ nhất đi ra khỏi cây. Một cây khung của n đỉnh có n − 1 cạnh.

Thuật toán Kruskal

GD (1): lấy
GB (5): lấy
AC (7): lấy
BD (8): bỏ qua, tạo chu trình
GC (9): lấy
AB (11): bỏ qua, tạo chu trình
DF (13): lấy
EF (15): lấy

Tổng trọng số

W = 1 + 5 + 7 + 9 + 13 + 15 = 50

Đáp số

W = 50

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