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

Trong một mảng đã sắp xếp, bạn tìm hai phần tử có tổng bằng giá trị đích bằng cách di chuyển một con trỏ từ mỗi đầu vào trong. Độ phức tạp thời gian là bao nhiêu?

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

22n có thuộc O(2ⁿ) không?

  1. AKhông, vì 22n = 4ⁿ và 4ⁿ / 2ⁿ = 2ⁿ tăng không giới hạn
  2. BKhông, vì 22n tăng chậm hơn 2ⁿ
  3. CCó, vì cả hai đều là hàm mũ
  4. DCó, vì các hệ số hằng trong số mũ luôn bị bỏ qua trong Big O
3.Cấu trúc dữ liệuTrung bình

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

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

Băm kép chủ yếu giảm vấn đề nào của dò tuyến tính?

  1. ANhu cầu lưu khóa trong bảng
  2. BChi phí O(n) để đọc giá trị của một khóa
  3. CNhu cầu có hàm băm
  4. DHiện tượng gom cụm sơ cấp, khi các dãy ô bị chiếm dài ra
5.Lý thuyết đồ thịTrung bình

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

3 × deg 32 × deg 43 × deg 53 × deg 2
L =
6.Lý thuyết đồ thịKhó
1161351793182ABCDEF

Thuật toán Prim xây dựng một cây khung nhỏ nhất bắt đầu từ đỉnh B. Hãy nhấp vào cạnh mà nó thêm vào là cạnh số 5.

bắt đầu: Bk = 5
  1. 1cạnh AB
  2. 2cạnh AC
  3. 3cạnh BC
  4. 4cạnh BD
  5. 5cạnh CE
  6. 6cạnh DE
  7. 7cạnh DF
  8. 8cạnh EF
  9. 9cạnh BE

3Dung dịch

1.Thuật toán và độ phức tạp

Đáp số: A · O(n)

Vì sao đây là đáp án

Nếu tổng quá nhỏ thì con trỏ trái dịch sang phải, nếu quá lớn thì con trỏ phải dịch sang trái, nên có tối đa n bước.

Đáp số

A · O(n)
2.Thuật toán và độ phức tạp

Đáp số: A · Không, vì 22n = 4ⁿ và 4ⁿ / 2ⁿ = 2ⁿ tăng không giới hạn

Vì sao đây là đáp án

Một hằng số cộng vào số mũ cho một hệ số hằng, nhưng một hằng số nhân với số mũ làm đổi cơ số và tốc độ tăng.

Đáp số

A · Không, vì 22n = 4ⁿ và 4ⁿ / 2ⁿ = 2ⁿ tăng không giới hạn
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 · Hiện tượng gom cụm sơ cấp, khi các dãy ô bị chiếm dài ra

Vì sao đây là đáp án

Dò tuyến tính bước từng 1, nên các dãy bị chiếm lớn dần và nhập lại; băm kép dùng một hàm băm thứ hai cho bước nhảy để các khóa khác nhau dò theo các chuỗi khác nhau.

Đáp số

D · Hiện tượng gom cụm sơ cấp, khi các dãy ô bị chiếm dài ra
5.Lý thuyết đồ thị

Đáp số: L = 18

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 + 38 = 2(L + 11) − 2
L = 18

Đáp số

L = 18

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

6.Lý thuyết đồ thị

Đáp số: cạnh AC

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 Prim

1. BE (2)
2. BD (5)
3. DF (3)
4. AB (11)
5. AC (6)

cạnh số 5

AC

Đáp số

cạnh AC

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