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 của Fibonacci đệ quy ngây thơ (fib(n) = fib(n−1) + fib(n−2)) là:

  1. AHàm mũ
  2. BTuyến tính
  3. CLogarit
  4. DHằng số
2.Thuật toán và độ phức tạpKhó

Với biến thể bài toán cái túi nào thì quy tắc tham lam "lấy các món theo thứ tự giá trị trên cân nặng" luôn cho đáp án tối ưu?

  1. AKhông biến thể nào
  2. BCả hai biến thể
  3. CCái túi phân số, trong đó các món có thể bị chia nhỏ
  4. DBài toán cái túi 0/1, trong đó các món luôn phải được lấy nguyên
3.Cấu trúc dữ liệuTrung bình

Chi phí chèn một phần tử vào giữa mảng n phần tử là bao nhiêu?

  1. AO(1), vì đã biết chỉ số
  2. BO(n), vì các phần tử phía sau phải dịch chuyển
  3. CO(log n), nhờ tìm kiếm nhị phân
  4. DO(n²), vì mỗi phần tử di chuyển n lần
4.Cấu trúc dữ liệuKhó

Phát biểu nào về heapsort là đúng?

  1. ANó cần một cây tìm kiếm nhị phân làm bộ nhớ phụ, nên dùng thêm O(n) bộ nhớ
  2. BNó chạy trong thời gian O(n) với mọi đầu vào
  3. CNó ổn định và cần O(n) bộ nhớ thêm
  4. DNó sắp xếp tại chỗ trong thời gian O(n log n) trường hợp xấu nhất nhưng không ổn định
5.Lý thuyết đồ thịTrung bình

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

2 × deg 32 × deg 43 × deg 2
L =
6.Lý thuyết đồ thịKhó
1045812123ABCDEF

Hãy dùng thuật toán Dijkstra để tìm độ dài d(D) của đường đi ngắn nhất từ A đến D trong đồ thị có trọng số.

bắt đầu: Akết thúc: D
d(D) =

3Dung dịch

1.Thuật toán và độ phức tạp

Đáp số: A · Hàm mũ

Vì sao đây là đáp án

Cây lời gọi tăng xấp xỉ φⁿ (khoảng 1,618ⁿ). Ghi nhớ giảm nó xuống O(n).

Đáp số

A · Hàm mũ
2.Thuật toán và độ phức tạp

Đáp số: C · Cái túi phân số, trong đó các món có thể bị chia nhỏ

Vì sao đây là đáp án

Khi các món có thể chia nhỏ, tỷ lệ tốt nhất trước là tối ưu; trong cái túi 0/1, một món có tỷ lệ cao có thể chặn một tổ hợp tốt hơn, nên cần quy hoạch động.

Đáp số

C · Cái túi phân số, trong đó các món có thể bị chia nhỏ
3.Cấu trúc dữ liệu

Đáp số: B · O(n), vì các phần tử phía sau phải dịch chuyển

Vì sao đây là đáp án

Mọi phần tử sau điểm chèn dịch sang phải một vị trí, tốn thời gian tỷ lệ với n.

Đáp số

B · O(n), vì các phần tử phía sau phải dịch chuyển
4.Cấu trúc dữ liệu

Đáp số: D · Nó sắp xếp tại chỗ trong thời gian O(n log n) trường hợp xấu nhất nhưng không ổn định

Vì sao đây là đáp án

Heapsort xây một đống max và lấy giá trị lớn nhất n lần ngay trong cùng mảng; các hoán đổi ở khoảng cách xa có thể làm đổi thứ tự các khóa bằng nhau.

Đáp số

D · Nó sắp xếp tại chỗ trong thời gian O(n log n) trường hợp xấu nhất nhưng không ổn định
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 + 20 = 2(L + 7) − 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: d(D) = 15

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.

Dijkstra từng vòng

Mỗi dòng: đỉnh được chốt, khoảng cách cuối cùng của nó, và các đỉnh kề có khoảng cách được cải thiện.

A (0): B: 10
B (10): C: 14, D: 15, E: 13
E (13): F: 15
C (14)
D (15)
F (15)

Đường đi ngắn nhất

A → B → D
d(D) = 15

Đáp số

d(D) = 15

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