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

Vì sao nhiều hàm sắp xếp trong thư viện chuyển sang sắp xếp chèn cho các mảng con rất nhỏ?

  1. ASắp xếp chèn dùng ít bộ nhớ hơn mọi thuật toán sắp xếp khác trên đầu vào lớn
  2. BSắp xếp chèn ít chi phí phụ và nhanh trên đầu vào nhỏ hoặc gần như đã sắp xếp
  3. CSắp xếp chèn là O(n log n) trong trường hợp xấu nhất
  4. DCác thuật toán đệ quy không xử lý được mảng dưới 10 phần tử
2.Thuật toán và độ phức tạpKhó

Phát biểu nào về ký hiệu little-o là đúng?

  1. An = o(n), vì mọi hàm đều là little-o của chính nó
  2. Bn² = o(n)
  3. Cn = o(n²), nhưng n không phải o(n)
  4. D2n = o(n), vì 2n tăng chậm
3.Cấu trúc dữ liệuTrung bình

Bộ đệm vòng (circular buffer, ring buffer) thường được dùng để cài đặt:

  1. APhép duyệt đồ thị
  2. BHàng đợi kích thước cố định
  3. CHàm băm
  4. DCây tìm kiếm nhị phân
4.Cấu trúc dữ liệuKhó

Các quy tắc cây đỏ-đen đảm bảo điều gì về chiều cao của cây có n khóa?

  1. AChiều cao chính xác là log2 n
  2. BChiều cao tối đa là n / 2
  3. CChiều cao tối đa là log2 n + 1
  4. DChiều cao tối đa là 2 log2(n + 1)
5.Lý thuyết đồ thịTrung bình

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

4 × deg 5
L =
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: B · Sắp xếp chèn ít chi phí phụ và nhanh trên đầu vào nhỏ hoặc gần như đã sắp xếp

Vì sao đây là đáp án

Với n nhỏ, vòng lặp đơn giản của sắp xếp chèn thắng chi phí đệ quy của quicksort hay sắp xếp trộn, dù nó là O(n²).

Đáp số

B · Sắp xếp chèn ít chi phí phụ và nhanh trên đầu vào nhỏ hoặc gần như đã sắp xếp
2.Thuật toán và độ phức tạp

Đáp số: C · n = o(n²), nhưng n không phải o(n)

Vì sao đây là đáp án

f = o(g) nghĩa là f(n) / g(n) tiến về 0; n / n² tiến về 0, nhưng n / n = 1 thì không.

Đáp số

C · n = o(n²), nhưng n không phải o(n)
3.Cấu trúc dữ liệu

Đáp số: B · Hàng đợi kích thước cố định

Vì sao đây là đáp án

Bộ đệm vòng dùng chỉ số đầu và đuôi quay vòng, cho phép enqueue và dequeue O(1) trong bộ nhớ cố định.

Đáp số

B · Hàng đợi kích thước cố định
4.Cấu trúc dữ liệu

Đáp số: D · Chiều cao tối đa là 2 log2(n + 1)

Vì sao đây là đáp án

Mọi đường đi có cùng số nút đen và các nút đỏ không được kề nhau, nên đường dài nhất tối đa gấp đôi đường ngắn nhất, cho chiều cao O(log n).

Đáp số

D · Chiều cao tối đa là 2 log2(n + 1)
5.Lý thuyết đồ thị

Đáp số: L = 14

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 + 4) − 2
L = 14

Đáp số

L = 14

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

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