数据结构与算法:速成包

公式表、每个专题的关键方法步骤和 6 道练习题,完整解答附在最后。

新题目返回课程

在打印窗口中选择“另存为 PDF”,即可在设备上保存一份副本。

1公式与方法

图论

握手引理
Σ deg(v) = 2|E|
完全图
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
正则图
|E| = n·k/2
树与森林
|E| = n − 1, |E| = n − c
树的叶子
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
欧拉
回路:所有顶点度数为偶数; 通路:恰有 2 个奇度顶点
Kn 中的哈密顿回路
(n − 1)!/2
迪杰斯特拉更新
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
长度为 L 的途径
(Mᴸ)ij

方法

  1. 写出每个顶点的度数;所有度数之和等于边数的两倍。
  2. 对于欧拉问题,先检查图是否连通,再数一数奇度顶点的个数。
  3. 对于树,利用 n − 1 条边和握手引理。
  4. 对于迪杰斯特拉算法,保留一张暂定距离表,每一轮确定未确定顶点中距离最小的那个。
  5. 对于最小生成树,把边按权重排序,跳过每条会形成圈的边(克鲁斯卡尔算法),或者从一个起点出发扩展一棵树(普里姆算法)。

2练习题

1.算法与复杂度中等

简单的递归阶乘函数 fact(n) = n × fact(n − 1) 使用多少栈空间?

  1. AO(n²)
  2. BO(log n)
  3. CO(n)
  4. DO(1)
2.算法与复杂度困难

关于类 P 的哪个定义是正确的?

  1. A能由确定性算法在多项式时间内求解的判定问题
  2. B在每台计算机上都需要指数时间的问题
  3. C能够并行求解的问题
  4. D其解可以被验证、但绝不能在多项式时间内找到的问题
3.数据结构中等

在使用开放寻址法的哈希表中,可能的最大负载因子是多少?

  1. A2
  2. B没有最大值
  3. C1
  4. D0.5
4.数据结构困难

为什么不能简单地通过清除位来从标准布隆过滤器中删除元素?

  1. A布隆过滤器中的位在创建后不能更改
  2. B布隆过滤器存储完整的元素,而这些元素一旦被哈希就无法再找回
  3. C删除会使假阳性率增加到 100%
  4. D这些位可能同时属于其他元素,从而导致假阴性
5.图论中等
ABCDE欧拉回路有欧拉通路,无回路都不是

这个连通图有欧拉回路、有不是回路的欧拉通路,还是两者都没有?点选你的答案。

|V| = 5|E| = 6
  1. 1欧拉回路
  2. 2有欧拉通路,无回路
  3. 3都不是
6.图论困难
114251098122ABCDEF

用迪杰斯特拉算法求带权图中从 A 到 F 的最短路径的长度 d(F)。

起点:A终点:F
d(F) =

3溶液

1.算法与复杂度

答案: C · O(n)

为什么是这个答案

在任何调用返回之前,递归深度达到 n 层,每次调用都需要一个栈帧,因此使用 O(n) 的空间。

答案

C · O(n)
2.算法与复杂度

答案: A · 能由确定性算法在多项式时间内求解的判定问题

为什么是这个答案

P 包含具有确定性多项式时间算法的判定问题,例如检查一个图是否连通。

答案

A · 能由确定性算法在多项式时间内求解的判定问题
3.数据结构

答案: C · 1

为什么是这个答案

使用开放寻址法时,所有键都存储在表本身中,因此 n 不能超过 m;拉链法的负载因子可以大于 1。

答案

C · 1
4.数据结构

答案: D · 这些位可能同时属于其他元素,从而导致假阴性

为什么是这个答案

清除一个共享的位会使另一个元素看起来不存在;计数布隆过滤器用计数器代替位,从而允许删除。

答案

D · 这些位可能同时属于其他元素,从而导致假阴性
5.图论

答案: 有欧拉通路,无回路

欧拉、哈密顿与树:连通图在每个顶点度数都为偶数时有欧拉回路(每条边经过一次,回到起点),在恰有两个顶点度数为奇数时有不是回路的欧拉通路;此时通路从一个奇度顶点走到另一个奇度顶点。哈密顿回路恰好经过每个顶点一次;Kn 有 (n − 1)!/2 条。n 个顶点的树有 n − 1 条边,有 m 条边的连通图在去掉 m − n + 1 条边后保留一棵生成树。

度

deg(A) = 2, deg(B) = 4, deg(C) = 3, deg(D) = 1, deg(E) = 2

奇度顶点

C, D → 2
有欧拉通路,无回路

答案

有欧拉通路,无回路

欧拉通路从一个奇度顶点出发,在另一个奇度顶点结束。

6.图论

答案: d(F) = 19

最短路径与生成树:迪杰斯特拉算法每一轮确定一个顶点:暂定距离最小的未确定顶点。它的距离随即成为最终值,并且每个邻点 v 得到 d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))。克鲁斯卡尔算法按从轻到重的顺序取边并跳过会形成圈的边,从而构造最小生成树;普里姆算法从一个起点出发扩展一棵树,每次加入离开这棵树的最轻的边。n 个顶点的生成树有 n − 1 条边。

迪杰斯特拉算法逐轮过程

每一行:被确定的顶点、它的最终距离,以及距离得到改进的邻点。

A (0): B: 11, C: 4
C (4): B: 6, E: 14
B (6): D: 11, E: 8
E (8): F: 20
D (11): F: 19
F (19)

最短路径

A → C → B → D → F
d(F) = 19

答案

d(F) = 19

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