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 Prim xây dựng cây khung nhỏ nhất như thế nào?

  1. ANó phát triển một cây từ đỉnh xuất phát, thêm cạnh rẻ nhất đi ra khỏi cây
  2. BNó sắp xếp mọi cạnh theo trọng số và thêm từng cạnh trừ khi nó tạo chu trình trong rừng
  3. CNó chạy tìm kiếm theo chiều rộng và giữ lại cây BFS
  4. DNó xóa cạnh đắt nhất cho đến khi không còn chu trình
2.Thuật toán và độ phức tạpKhó

Phát biểu nào về P và NP là đúng?

  1. ANP có nghĩa là "không đa thức"
  2. BMọi bài toán trong P cũng thuộc NP
  3. CCác bài toán NP không thể được kiểm chứng nhanh
  4. DĐã được chứng minh rằng P ≠ NP
3.Cấu trúc dữ liệuTrung bình

Làm thế nào để tìm khóa nhỏ nhất trong cây tìm kiếm nhị phân?

  1. AThăm mọi lá và so sánh chúng
  2. BĐi theo các con trái từ gốc cho đến khi không còn con trái
  3. CĐi theo các con phải từ gốc cho đến khi không còn con phải
  4. DChỉ nhìn vào gốc
4.Cấu trúc dữ liệuKhó

Một nút AVL mất cân bằng vì cây con phải của con trái nó trở nên quá cao (trường hợp trái-phải). Cách sửa nào được áp dụng?

  1. AMột phép xoay phải đơn tại nút
  2. BXoay trái tại con trái, rồi xoay phải tại nút
  3. CXoay phải tại con trái, rồi xoay trái tại nút
  4. DMột phép xoay trái đơn tại nút
5.Lý thuyết đồ thịTrung bình
ABCDEChu trình EulerĐường đi Euler, không có chu trìnhkhông phải cả hai

Đồ thị liên thông có chu trình Euler, đường đi Euler không phải chu trình, hay không có cái nào? Hãy nhấp vào đáp án của bạn.

|V| = 5|E| = 6
  1. 1Chu trình Euler
  2. 2Đường đi Euler, không có chu trình
  3. 3không phải cả hai
6.Lý thuyết đồ thịKhó
2017124151148ABCDEF

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: A · Nó phát triển một cây từ đỉnh xuất phát, thêm cạnh rẻ nhất đi ra khỏi cây

Vì sao đây là đáp án

Thuật toán Prim, với hàng đợi ưu tiên các cạnh nối ra ngoài, chạy trong O(E log V) với đống nhị phân.

Đáp số

A · Nó phát triển một cây từ đỉnh xuất phát, thêm cạnh rẻ nhất đi ra khỏi cây
2.Thuật toán và độ phức tạp

Đáp số: B · Mọi bài toán trong P cũng thuộc NP

Vì sao đây là đáp án

P ⊆ NP: nếu bạn giải được một bài toán nhanh thì bạn kiểm chứng được một lời giải nhanh. P = NP hay không vẫn là câu hỏi mở.

Đáp số

B · Mọi bài toán trong P cũng thuộc NP
3.Cấu trúc dữ liệu

Đáp số: B · Đi theo các con trái từ gốc cho đến khi không còn con trái

Vì sao đây là đáp án

Nút ngoài cùng bên trái không có khóa nhỏ hơn trong cây, nên nó là giá trị nhỏ nhất; chi phí tỷ lệ với chiều cao.

Đáp số

B · Đi theo các con trái từ gốc cho đến khi không còn con trái
4.Cấu trúc dữ liệu

Đáp số: B · Xoay trái tại con trái, rồi xoay phải tại nút

Vì sao đây là đáp án

Phép xoay đầu tiên chuyển trường hợp trái-phải thành trái-trái, rồi một phép xoay phải tại nút mất cân bằng sẽ sửa nó.

Đáp số

B · Xoay trái tại con trái, rồi xoay phải tại nút
5.Lý thuyết đồ thị

Đáp số: Đường đi Euler, không có chu trình

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.

Các bậc

deg(A) = 2, deg(B) = 3, deg(C) = 2, deg(D) = 2, deg(E) = 3

Các đỉnh lẻ

B, E → 2
Đường đi Euler, không có chu trình

Đáp số

Đường đi Euler, không có chu trình

Đường đi Euler bắt đầu ở một đỉnh lẻ và kết thúc ở đỉnh lẻ kia.

6.Lý thuyết đồ thị

Đáp số: W = 45

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

DF (1): lấy
CE (4): lấy
BE (8): lấy
BD (12): lấy
EF (14): bỏ qua, tạo chu trình
DE (15): bỏ qua, tạo chu trình
BC (17): bỏ qua, tạo chu trình
AC (20): lấy

Tổng trọng số

W = 1 + 4 + 8 + 12 + 20 = 45

Đáp số

W = 45

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