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

Độ phức tạp thời gian trong trường hợp xấu nhất của quicksort là gì?

  1. AO(n²)
  2. BO(n log n)
  3. CO(log n)
  4. DO(n)
2.Thuật toán và độ phức tạpKhó

Thuật toán Strassen nhân ma trận bằng 7 thay vì 8 phép nhân đệ quy các khối nửa kích thước. Thời gian chạy của nó là bao nhiêu?

  1. AΘ(n³)
  2. BΘ(n2)
  3. CΘ(nlog₂ 7), khoảng n2,81
  4. DΘ(n² log n)
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. A2h
  2. B2h+1 − 1
  3. C2h + 1
  4. Dh2
4.Cấu trúc dữ liệuKhó

Thuật toán Kahn cho sắp xếp tô-pô liên tục loại bỏ các đỉnh có bậc vào 0. Cấu trúc nào chứa các đỉnh đó?

  1. AMột ngăn xếp gồm mọi cạnh đã thăm
  2. BMột hàng đợi (hoặc bất kỳ tập hợp nào) các đỉnh có bậc vào 0
  3. CMột ma trận kề ghi lại những đỉnh đã bị loại
  4. DMột đống max sắp theo bậc ra
5.Lý thuyết đồ thịTrung bình

Một cây có 3 đỉnh bậc 3, 4 đỉnh bậc 4, 4 đỉnh bậc 5, 4 đỉnh bậc 2, và mọi đỉnh khác của nó đều là lá (bậc 1). Nó có bao nhiêu lá L?

3 × deg 34 × deg 44 × deg 54 × deg 2
L =
6.Lý thuyết đồ thịKhó
ABCDEF

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: A · O(n²)

Vì sao đây là đáp án

Với các pivot liên tục tồi (ví dụ đầu vào đã sắp xếp và pivot là phần tử đầu) các phân hoạch mất cân bằng, cho O(n²). Trường hợp trung bình là O(n log n).

Đáp số

A · O(n²)
2.Thuật toán và độ phức tạp

Đáp số: C · Θ(nlog₂ 7), khoảng n2,81

Vì sao đây là đáp án

Với a = 7 và b = 2, nlog₂ 7 chiếm ưu thế so với công việc cộng O(n²), cho khoảng n2,81.

Đáp số

C · Θ(nlog₂ 7), khoảng n2,81
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: B · Một hàng đợi (hoặc bất kỳ tập hợp nào) các đỉnh có bậc vào 0

Vì sao đây là đáp án

Các đỉnh sẵn sàng được giữ trong hàng đợi; loại một đỉnh làm giảm bậc vào của các láng giềng, và đỉnh nào đạt 0 được thêm vào, cho thời gian O(V + E).

Đáp số

B · Một hàng đợi (hoặc bất kỳ tập hợp nào) các đỉnh có bậc vào 0
5.Lý thuyết đồ thị

Đáp số: L = 25

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.

Bổ đề bắt tay cho một cây

L + 53 = 2(L + 15) − 2
L = 25

Đáp số

L = 25

Cách nhanh: L = 2 + Σ (d − 2) trên các đỉnh có bậc d ≥ 3.

6.Lý thuyết đồ thị

Đáp số: N = 2

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

Thêm một bước

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

Đáp số

N = 2

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