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

Thuật toán nào tìm đường đi ngắn nhất từ một nguồn trong đồ thị có trọng số cạnh không âm?

  1. AThuật toán Kruskal
  2. BTìm kiếm theo chiều sâu
  3. CThuật toán Dijkstra
  4. DBắt buộc phải dùng Bellman–Ford trong mọi trường hợp
2.Thuật toán và độ phức tạpKhó

Để chứng minh một bài toán mới X là NP-khó, bạn phải làm gì?

  1. AQuy dẫn một bài toán NP-khó đã biết về X trong thời gian đa thức
  2. BQuy dẫn X về một bài toán NP-khó đã biết trong thời gian đa thức
  3. CChứng minh X không có thuật toán đa thức cho đầu vào nhỏ
  4. DChứng minh X kiểm chứng được trong thời gian đa thức
3.Cấu trúc dữ liệuTrung bình

Một bảng băm kích thước 7 dùng h(k) = k mod 7 và dò tuyến tính. Sau khi chèn 10, 17 được lưu ở đâu?

  1. AChỉ số 0
  2. BChỉ số 3
  3. CChỉ số 6
  4. DChỉ số 4
4.Cấu trúc dữ liệuKhó

Cây cơ số (radix tree, trie nén) cải thiện trie thông thường như thế nào?

  1. ANó chỉ giữ chữ cái đầu của mỗi từ
  2. BNó lưu mỗi từ trong một bảng băm ở gốc thay vì trong các nút riêng
  3. CNó gộp các chuỗi nút một con thành một cạnh được gắn nhãn bằng một xâu
  4. DNó sắp các con của mỗi nút theo tần suất
5.Lý thuyết đồ thịTrung bình

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

3 × deg 4
L =
6.Lý thuyết đồ thịKhó
68371712220ABCDEF

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

|V| = 6|E| = 8
W =

3Dung dịch

1.Thuật toán và độ phức tạp

Đáp số: C · Thuật toán Dijkstra

Vì sao đây là đáp án

Thuật toán Dijkstra hoạt động với trọng số không âm; Bellman–Ford xử lý được trọng số âm; Kruskal xây dựng cây khung nhỏ nhất.

Đáp số

C · Thuật toán Dijkstra
2.Thuật toán và độ phức tạp

Đáp số: A · Quy dẫn một bài toán NP-khó đã biết về X trong thời gian đa thức

Vì sao đây là đáp án

Nếu một bài toán khó đã biết có thể được biến đổi hiệu quả thành X, thì một thuật toán nhanh cho X cũng sẽ giải được bài toán đã biết.

Đáp số

A · Quy dẫn một bài toán NP-khó đã biết về X trong thời gian đa thức
3.Cấu trúc dữ liệu

Đáp số: D · Chỉ số 4

Vì sao đây là đáp án

10 mod 7 = 3 và 17 mod 7 = 3; chỉ số 3 đã bị chiếm, nên dò tuyến tính thử ô kế tiếp, chỉ số 4.

Đáp số

D · Chỉ số 4
4.Cấu trúc dữ liệu

Đáp số: C · Nó gộp các chuỗi nút một con thành một cạnh được gắn nhãn bằng một xâu

Vì sao đây là đáp án

Thu gọn các đường không phân nhánh làm giảm số nút và bộ nhớ dùng trong khi vẫn giữ được tìm kiếm tiền tố.

Đáp số

C · Nó gộp các chuỗi nút một con thành một cạnh được gắn nhãn bằng một xâu
5.Lý thuyết đồ thị

Đáp số: L = 8

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 + 12 = 2(L + 3) − 2
L = 8

Đáp số

L = 8

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

6.Lý thuyết đồ thị

Đáp số: W = 30

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

EF (2): lấy
BC (3): lấy
AB (6): lấy
CE (7): lấy
AC (8): bỏ qua, tạo chu trình
DF (12): lấy

Tổng trọng số

W = 2 + 3 + 6 + 7 + 12 = 30

Đáp số

W = 30

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