Викиконспекты - Вклад участника [ru]

Метод Фибоначчи

2016-01-27T01:24:31Z

188.162.64.21: /* Описание */

==Метод Фибоначчи==
'''Метод Фибоначчи''' (англ. ''Fibonacci method'') {{---}} это улучшение реализации [[Поиск с помощью золотого сечения|поиска с помощью золотого сечения]], служащего для нахождения минимума/максимума функции. Подобно методу золотого сечения, он требует двух вычислений функции на первой итерации, а на каждой последующей только по одному. Однако этот метод отличается от метода золотого сечения тем, что коэффициент сокращения интервала неопределенности меняется от итерации к итерации.

==Описание==
Метод основан на последовательности чисел Фибоначчи <tex> {F_v} </tex>, которая определяется следующим образом :

<tex> F_v = F_{v-1} + F_{v-2}, v = 1, 2, 3, …, F_0 = F_1 = 1 </tex>

Таким образом, последовательность Фибоначчи имеет вид <tex> 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, …</tex>
Предположим, что на <tex>k</tex>-й итерации интервал неопределенности равен <tex>[a_k, b_k]</tex>. Рассмотрим две точки <tex>{\lambda}_k</tex> и <tex>{\mu}_k</tex>, определяемые следующим образом:

<tex>{\lambda}_k = a_k + \frac{F_{n-k-1}}{F_{n-k+1}}*(b_k - a_k)</tex>
<tex>{\mu}_k = a_k + \frac{F_{n-k}}{F_{n-k+1}}*(b_k - a_k)</tex>,
где <tex> k = 1, 2, …, n-1</tex> и <tex>n {{---}}</tex> заданное общее число вычислений функции.

Новый интервал неопределенности <tex>[a_{k+1}, b_{k+1}]</tex> будет равен <tex> [{\lambda}_k, b_k], если <tex> f({\lambda}_k) > f({\mu}_k)</tex> и <tex>[a_k, {\mu}_k]</tex>, если <tex> f({\lambda}_k) \le f({\mu}_k)</tex>. В первом случае, учитывая <tex>{\lambda}_k </tex> и полагая <tex>v = n - k</tex>, получим

<tex>b_{k+1} - a_{k+1} = b_k - {\lambda}_k = b_k - a_k - \frac{F_{n-k-1}}{F_{n-k+1}}*(b_k - a_k) = \frac{F_{n-k}}{F_{n-k+1}}*(b_k - a_k)</tex>.

Во втором случае, учитывая <tex> {\mu}</tex>, получаем

<tex> b_{k+1} - a_{k+1} = {\mu}_k - a_k = \frac{F_{n-k}}{F_{n-k+1}}*(b_k - a_k)</tex>.

Таким образом, в обоих случаях длина интервала неопределенности сжимается с коэффициентом <tex>\frac{F_{n-k}}{F_{n-k+1}}</tex>. Покажем, что на <tex>k-</tex>той итерации либо <tex>{\lambda}_k = {\mu}_k</tex>, либо <tex>{\mu}_{k+1} = {\lambda}_k</tex>, так что требуется только одно новое вычисление функции. Предположим, что <tex> f({\lambda}_k) > f({\mu}_k)</tex>. Тогда <tex>a_{k+1} = {\lambda}_k, b_{k+1} = b_k</tex>. Таким образом, используя <tex> F_v = F_(v-1) + F_(v-2), v = 1, 2, 3, …, F_0 = F_1 = 1 </tex> и заменив <tex>k</tex> на <tex>k+1</tex>, получаем <tex>{\lambda}_{k+1} = a_{k+1} + \frac{F_{n-k-1}}{F_{n-k}}*(b_{k+1} - a_{k+1}) = {\lambda}_k + \frac{F_{n-k-1}}{F_{n-k}}*(b_k - {\lambda}_k)</tex>.
Подставив выражение для <tex>{\lambda}_k</tex> и заменив <tex>k</tex> на <tex>k + 1</tex>, получим <tex>{\lambda}_{k+1} = a_k + \frac{F_{n-k-1}}{F_{n-k+1}}*(b_k - a_k) + \frac{F_{n-k-2}}{F_{n-k}}*\left(1 - \frac{F_{n-k-1}}{F_{n-k+1}}\right)*(b_k - a_k)</tex>.

<tex> 1 - \frac{F_{n-k-1}}{F_{n-k+1}} = \frac{F_{n-k}}{F_{n-k+1}}</tex>.

<tex>{\lambda}_{k+1} = a_k + \frac{F_{n-k-1} + F_{n-k-2}}{F_{n-k+1}}*(b_k - a_k) = a_k + \frac{F_{n-k}}{F_{n-k+1}}*(b_k - a_k) = {\mu}_k</tex>.

Если <tex>f({\lambda}_k) \le f({\mu}_k)</tex>, то выполнив аналогичные преобразования, получим <tex>{\lambda}_{k+1} = {\lambda}_k</tex>. Таким образом, в обоих случаях на <tex>k + 1</tex>-й итерации требуется только одно вычисление функции.
В отличие от метода [[Поиск с помощью золотого сечения|золотого сечения]] в методе Фибоначчи требуется, чтобы общее число вычислений <tex>n</tex> (или коэффициент сокращения исходного интервала) было задано заранее. Это объясняется тем, что точки, в которых производятся вычисления, зависят от <tex>n</tex>. Длина интервала неопределенности на <tex>k</tex>-той итерации сжимается с коэффициентом <tex>\frac{F_{n-k}}{F_{n-k+1}}</tex>. Следовательно, после <tex> (n-1)</tex> итерации, где <tex>n</tex> {{---}} заданное общее число вычислений функции <tex>f(x)</tex>, длина интервала неопределенности сократится от <tex>(b_1 - a_1)</tex> до <tex>\frac{b_1 - a_1}{F_n}</tex>.

Дискретная математика, алгоритмы и структуры данных

2016-01-27T01:23:41Z

188.162.64.21: /* Алгоритмы поиска */

[[Категория:Дискретная математика и алгоритмы]]
[[Категория: Алгоритмы и структуры данных]]
Убедительная просьба читать [[Обсуждение:Дискретная_математика_и_алгоритмы | правила оформления вики-конспектов]].

Символом <tex> \star </tex> помечены дополнительные темы (возможно, сложные), которые не были подробно рассмотрены (или вообще рассмотрены) в рамках курса.

= Первый семестр =

== Отношения ==
*[[Определение отношения]]
*[[Композиция отношений|Композиция отношений, степень отношения, обратное отношение]]
*[[Рефлексивное отношение|Рефлексивное отношение. Антирефлексивное отношение.]]
*[[Симметричное отношение]]
*[[Антисимметричное отношение]]
*[[Транзитивное отношение]]
*[[Отношение порядка]]
*[[Отношение эквивалентности]]
*[[Транзитивное замыкание|Транзитивное замыкание отношения]]
*[[Алгоритм Флойда — Уоршелла|Алгоритм Флойда-Уоршалла построения транзитивного замыкания отношения]]
*[[Транзитивный остов]]

== Булевы функции ==
*[[Определение булевой функции]]
*[[Суперпозиции]]
*[[ДНФ]]
*[[Сокращенная и минимальная ДНФ | Сокращенная и минимальная ДНФ, минимизация ДНФ методами гиперкубов, карт Карно, Квайна]]
*[[КНФ]]
*[[2-SAT]]
*[[Специальные формы КНФ|Специальные формы КНФ: КНФ в форме Хорна и КНФ в форме Крома]]
*[[Полином Жегалкина | Полином Жегалкина, преобразование Мёбиуса]]
*[[Полные системы функций. Теорема Поста о полной системе функций]]
*[[Представление функции класса DM с помощью медианы]]
*[[Пороговая функция]]
*[[Троичная логика]]<tex>^\star</tex>

== Схемы из функциональных элементов ==
*[[Реализация булевой функции схемой из функциональных элементов]]
*[[Простейшие методы синтеза схем из функциональных элементов]]
*[[Метод Лупанова синтеза схем]]
*[[Cумматор]]
*[[Каскадный сумматор]]
*[[Двоичный каскадный сумматор]]
*[[Троичный сумматор]]<tex>^\star</tex>
*[[Реализация вычитания сумматором]]
*[[Матричный умножитель]]
*[[Дерево Уоллеса]]
*[[Контактная схема]]
*[[Квантовые гейты]]<tex>^\star</tex>

== Представление информации ==
*[[Кодирование информации]]
*[[Представление целых чисел: прямой код, код со сдвигом, дополнительный код]]
*[[Представление вещественных чисел]]
*[[Представление символов, таблицы кодировок]]<tex>^\star</tex>

== Алгоритмы сжатия ==
* [[Алгоритм Хаффмана]]
* [[Оптимальное хранение словаря в алгоритме Хаффмана]]
* [[Алгоритм Хаффмана за O(n)]]
* [[Алгоритм Ху-Таккера]]<tex>^\star</tex>
* [[Неравенство Крафта]]
* [[Неравенство Макмиллана]]
* [[Код Шеннона]]
* [[Оптимальный префиксный код с длиной кодового слова не более L бит]]<tex>^\star</tex>
* [[Алгоритмы LZ77 и LZ78]]
* [[Алгоритм LZW]]
* [[Алгоритм LZSS]]<tex>^\star</tex>
* [[Преобразование Барроуза-Уиллера | Преобразование Барроуза-Уиллера и обратное ему]]
* [[Преобразование MTF]]
* [[Расстояние Хэмминга]]
* [[Избыточное кодирование, код Хэмминга]]
* [[Гамма-, дельта- и омега-код Элиаса]]<tex>^\star</tex>

== Комбинаторика ==
=== Комбинаторные объекты ===
* [[Комбинаторные объекты]]
* [[Лексикографический порядок]]
* [[Коды Грея]]
* [[Коды Грея для перестановок]]
* [[Коды антигрея]]
* [[Цепные коды]]
* [[Правильные скобочные последовательности]]

=== Генерация комбинаторных объектов ===
* [[Генерация комбинаторных объектов в лексикографическом порядке]]
* [[Получение номера по объекту]]
* [[Получение объекта по номеру]]
* [[Получение следующего объекта]]
* [[Получение предыдущего объекта]]<tex>^\star</tex>
* [[Метод генерации случайной перестановки, алгоритм Фишера-Йетса]]
* [[Методы генерации случайного сочетания]]<tex>^\star</tex>

=== Подсчёт числа объектов ===
* [[Формула включения-исключения | Формула включения-исключения, подсчет числа беспорядков]]
* [[Нахождение количества разбиений числа на слагаемые | Нахождение количества разбиений числа на слагаемые. Пентагональная теорема Эйлера]]
* [[Производящая функция]]
* [[Лемма Бёрнсайда и Теорема Пойа]]
* [[Задача об ожерельях]]
* [[Числа Стирлинга первого рода]]
* [[Числа Стирлинга второго рода]]
* [[Числа Эйлера I и II рода | Числа Эйлера первого и второго рода. Подъемы в перестановках]]<tex>^\star</tex>
* [[Числа Каталана]]

=== Свойства комбинаторных объектов ===
* [[Умножение перестановок, обратная перестановка, группа перестановок]]
* [[Действие перестановки на набор из элементов, представление в виде циклов]]
* [[Таблица инверсий]]
* [[Теорема Кэли]]
* [[Матричное представление перестановок]]
* [[Задача о минимуме/максимуме скалярного произведения]]
* [[Задача о монотонных подпоследовательностях, теорема о связи длины НВП и НУП]]

== [[Динамическое программирование]] ==
=== Классические задачи динамического программирования ===
*[[Кратчайший путь в ациклическом графе]]
*[[Задача о числе путей в ациклическом графе]]
*[[Задача о расстановке знаков в выражении]]
*[[Задача о порядке перемножения матриц]]
*[[Задача о наибольшей общей подпоследовательности]]
*[[Задача о наибольшей возрастающей подпоследовательности]]
*[[Задача коммивояжера, ДП по подмножествам]]
*[[Задача о редакционном расстоянии, алгоритм Вагнера-Фишера]]
*[[Задача о рюкзаке]]

=== Способы оптимизации методов динамического программирования ===
*[[Метод четырех русских для умножения матриц]]
*[[Применение метода четырех русских в задачах ДП на примере задачи о НОП]]<tex>^\star</tex>
*[[Задача об оптимальном префиксном коде с сохранением порядка. Монотонность точки разреза]]
*[[Meet-in-the-middle]]<tex>^\star</tex>

=== Другие задачи ===
*[[Задача о расстоянии Дамерау-Левенштейна]]<tex>^\star</tex>
*[[Задача о выводе в контекстно-свободной грамматике, алгоритм Кока-Янгера-Касами]]
*[[Задача о наибольшей подпоследовательности-палиндроме]]
*[[Наибольшая общая возрастающая подпоследовательность]]<tex>^\star</tex>
*[[Задача о наибольшей общей палиндромной подпоследовательности]]<tex>^\star</tex>
*[[Динамическое программирование по профилю]]<tex>^\star</tex>
*[[Динамика по поддеревьям]]

== Теория вероятностей ==
*[[Вероятностное пространство, элементарный исход, событие]]
*[[Независимые события]]
*[[Условная вероятность]]
*[[Формула полной вероятности]]
*[[Формула Байеса]]
*[[Дискретная случайная величина]]
*[[Независимые случайные величины]]
*[[Математическое ожидание случайной величины]]
*[[Дисперсия случайной величины]]
*[[Ковариация случайных величин]]
*[[Корреляция случайных величин]]
*[[Неравенство Маркова]]
*[[Энтропия случайного источника]]
*[[Симуляция одним распределением другого]]
*[[Арифметическое кодирование]]
*[[Парадоксы теории вероятностей]]<tex>^\star</tex>
*[[Схема Бернулли]]<tex>^\star</tex>

== Марковские цепи ==

* [[Марковская цепь]]
* [[Теорема о поглощении]]
* [[Фундаментальная матрица]]
* [[Математическое ожидание времени поглощения]]
* [[Расчет вероятности поглощения в состоянии]]
* [[Эргодическая марковская цепь]]
* [[Регулярная марковская цепь]]
* [[Примеры использования Марковских цепей]]
* [[Скрытые Марковские модели]]<tex>^\star</tex>
* [[Алгоритм Витерби]]<tex>^\star</tex>
* [[Алгоритм "Вперед-Назад"]]<tex>^\star</tex>
* [[Алгоритм Баума-Велша]]<tex>^\star</tex>

= Второй семестр =

== Амортизационный анализ ==
* [[Амортизационный анализ]]
* [[Динамический массив]]
* [[Hashed Array Tree]]<tex>^\star</tex>
* [[Список]]
* [[Стек]]
* [[Очередь]]
* [[Дек]]
* [[Мажорирующий элемент]]
* [[Счетчик Кнута]]
* [[Мастер-теорема]]<tex>^\star</tex>

== Персистентные структуры данных ==
* [[Персистентные структуры данных]]
* [[Персистентный стек]]
* [[Персистентная очередь]]
* [[Персистентный дек]]
* [[Персистентная приоритетная очередь]]

== [[Приоритетные очереди]] ==
* [[Двоичная куча]]
* [[Биномиальная куча]]
* [[Фибоначчиева куча]]
* [[Левосторонняя куча]]
* [[Тонкая куча]]
* [[Толстая куча на избыточном счетчике]]
* [[Куча Бродала-Окасаки]]<tex>^\star</tex>

== Система непересекающихся множеств ==
* [[СНМ (наивные реализации) | Наивные реализации]]
* [[СНМ (списки с весовой эвристикой) | Списки с весовой эвристикой]]
* [[СНМ(реализация с помощью леса корневых деревьев) | Реализация с помощью леса корневых деревьев]]
* [[СНМ с операцией удаления за О(1)]]<tex>^\star</tex>

== [[Поисковые структуры данных]] ==
* [[Упорядоченное множество]]
* [[Дерево поиска, наивная реализация]]
* [[АВЛ-дерево]]
* [[2-3 дерево]]
* [[B-дерево]]
* [[Красно-черное дерево]]
* [[Декартово дерево]]
* [[Декартово дерево по неявному ключу]]
* [[Splay-дерево]]
* [[Tango-дерево]]<tex>^\star</tex>
* [[Рандомизированное бинарное дерево поиска]]
* [[Дерево ван Эмде Боаса]]
* [[Список с пропусками]]
* [[Fusion tree]]<tex>^\star</tex>
* [[Сверхбыстрый цифровой бор]]
* [[Rope]]<tex>^\star</tex>

== Дерево отрезков ==

* [[Статистики на отрезках. Корневая эвристика]]
* [[Дерево отрезков. Построение]]
* [[Реализация запроса в дереве отрезков сверху]]
* [[Реализация запроса в дереве отрезков снизу]]
* [[Несогласованные поддеревья. Реализация массового обновления]]
* [[Многомерное дерево отрезков]]
* [[Сжатое многомерное дерево отрезков]]

== Дерево Фенвика ==
* [[Дерево Фенвика]]
* [[Встречное дерево Фенвика]]
* [[Дерево Фенвика для некоммутативных операций]]
* [[Многомерное дерево Фенвика]]

== Хеширование ==
* [[Хеш-таблица]]
* [[Разрешение коллизий]]
* [[Хеширование кукушки]]
* [[Идеальное хеширование]]
* [[Перехеширование]]
* [[Фильтр Блума]]
* [[Quotient filter]]<tex>^\star</tex>
* [[Универсальное семейство хеш-функций]]
* [[Расширяемое хеширование]]<tex>^\star</tex>

== [[Сортировки]] ==
=== Квадратичные сортировки ===
* [[Сортировка выбором]]
* [[Сортировка пузырьком]]
* [[Сортировка вставками]]
=== Сортировки на сравнениях ===
* [[Сортировка Шелла]]<tex>^\star</tex>
* [[Сортировка кучей]]
* [[Быстрая сортировка]]
* [[Сортировка слиянием]]
* [[Cортировка слиянием с использованием O(1) дополнительной памяти]]
* [[Терпеливая сортировка]]<tex>^\star</tex>
* [[Timsort]]<tex>^\star</tex>
* [[Smoothsort]]<tex>^\star</tex>
* [[Теорема о нижней оценке для сортировки сравнениями]]

=== Многопоточные сортировки ===
* [[Многопоточная сортировка слиянием]]<tex>^\star</tex>
* [[PSRS-сортировка]]<tex>^\star</tex>
=== Другие сортировки ===
* [[Поиск k-ой порядковой статистики]]
* [[Поиск k-ой порядковой статистики за линейное время]]
* [[Поиск k-ой порядковой статистики в двух массивах]]<tex>^\star</tex>
* [[Сортировка подсчетом]]
* [[Цифровая сортировка]]
* [[Карманная сортировка]]
* [[Сортировка Хана]]<tex>^\star</tex>
* [[Задача флага Нидерландов]]<tex>^\star</tex>
* [[Блинная сортировка]]<tex>^\star</tex>

== Сортирующие сети ==
* [[Сортирующие сети]]
* [[0-1 принцип | Проверка сети компараторов на то, что она сортирующая. 0-1 принцип]]
* [[Сортирующие сети для квадратичных сортировок]]
* [[Сортировочные сети с особыми свойствами]]<tex>^\star</tex>
* [[Сеть Бетчера]]

== Алгоритмы поиска ==
* [[Целочисленный двоичный поиск]]
* [[Поиск в матрице]]<tex>^\star</tex>
* [[Вещественный двоичный поиск]]
* [[Троичный поиск]]
* [[Поиск с помощью золотого сечения]]
* [[Интерполяционный поиск]]
* [[Метод Фибоначчи]]

== Связь между структурами данных ==
* [[Связь между структурами данных]]

= Третий семестр =

== Основные определения теории графов ==
* [[Основные определения теории графов|Основные определения: граф, ребро, вершина, степень, петля, путь, цикл]]
* [[Лемма о рукопожатиях]]
* [[Теорема о существовании простого пути в случае существования пути]]
* [[Теорема о существовании простого цикла в случае существования цикла]]
* [[Матрица смежности графа]]
* [[Матрица инцидентности графа]]
* [[Циклическое пространство графа]]<tex>^\star</tex>
* [[Фундаментальные циклы графа]]<tex>^\star</tex>
* [[Дерево, эквивалентные определения]]
* [[Алгоритмы на деревьях]]<tex>^\star</tex>
* [[Дополнительный, самодополнительный граф]]
* [[Теоретико-множественные операции над графами]]<tex>^\star</tex>
* [[Рёберное ядро]]
* [[Факторизация графов]]<tex>^\star</tex>

== Связность в графах ==
* [[Отношение связности, компоненты связности]]
* [[Отношение реберной двусвязности]]
* [[Отношение вершинной двусвязности]]
* [[Точка сочленения, эквивалентные определения]]
* [[Мост, эквивалентные определения]]
* [[Граф компонент реберной двусвязности]]
* [[Граф блоков-точек сочленения]]
* [[k-связность]]
* [[Теорема Менгера]]
* [[Теорема Менгера, альтернативное доказательство]]
* [[Вершинная, реберная связность, связь между ними и минимальной степенью вершины]]

== Остовные деревья ==
=== Построение остовных деревьев ===
* [[Остовные деревья: определения, лемма о безопасном ребре]]
* [[Алгоритм Прима]]
* [[Алгоритм Краскала]]
* [[Алгоритм Борувки]]
* [[Критерий Тарьяна минимальности остовного дерева|Теорема Тарьяна (критерий минимальности остовного дерева)]]
* [[Алгоритм двух китайцев]]

=== Свойства остовных деревьев ===
* [[Матрица Кирхгофа]]
* [[Связь матрицы Кирхгофа и матрицы инцидентности]]
* [[Подсчет числа остовных деревьев с помощью матрицы Кирхгофа]]
* [[Количество помеченных деревьев]]
* [[Коды Прюфера]]

== Обходы графов ==
=== Эйлеровы графы ===
* [[Эйлеров цикл, Эйлеров путь, Эйлеровы графы, Эйлеровость орграфов]]
* [[Покрытие ребер графа путями]]
* [[Алгоритм построения Эйлерова цикла]]
* [[Произвольно вычерчиваемые из заданной вершины графы]]
=== Гамильтоновы графы ===
* [[Гамильтоновы графы]]
* [[Теорема Хватала]]
* [[Теорема Дирака]]
* [[Теорема Оре]]
* [[Теорема Поша]]<tex>^\star</tex>
* [[Теорема Гуйя-Ури]]<tex>^\star</tex>
* [[Алгоритм нахождения Гамильтонова цикла в условиях теорем Дирака и Оре]]
* [[Теорема Гринберга]]<tex>^\star</tex>
* [[Турниры]]
* [[Теорема Редеи-Камиона]]

== Укладки графов ==
* [[Укладка графа на плоскости]]
* [[Формула Эйлера]]
* [[Непланарность K5 и K3,3|Непланарность <tex>K_5</tex> и <tex>K_{3,3}</tex>]]
* [[Укладка дерева]]
* [[Укладка графа с планарными компонентами реберной двусвязности]]
* [[Укладка графа с планарными компонентами вершинной двусвязности]]
* [[Теорема Понтрягина-Куратовского]]
* [[Род, толщина, крупность, число скрещиваний]]<tex>^\star</tex>
* [[Двойственный граф планарного графа]]
* [[Теорема Фари]]<tex>^\star</tex>
* [[Гамма-алгоритм]]

== Раскраски графов ==
* [[Раскраска графа]]
* [[Двудольные графы и раскраска в 2 цвета]]
* [[Хроматический многочлен]]
* [[Формула Зыкова]]
* [[Формула Уитни]]
* [[Теорема Брукса]]
* [[Верхние и нижние оценки хроматического числа]]<tex>^\star</tex>
* [[Хроматическое число планарного графа]]
* [[Многочлен Татта]]<tex>^\star</tex>
* [[Теория Рамсея]]<tex>^\star</tex>

== Обход в глубину ==
* [[Обход в глубину, цвета вершин]]
* [[Лемма о белых путях]]
* [[Использование обхода в глубину для проверки связности]]
* [[Использование обхода в глубину для поиска цикла]]
* [[Использование обхода в глубину для топологической сортировки]]
* [[Использование обхода в глубину для поиска компонент сильной связности]]
* [[Использование обхода в глубину для поиска точек сочленения]]
* [[Построение компонент вершинной двусвязности]]
* [[Использование обхода в глубину для поиска мостов]]
* [[Построение компонент реберной двусвязности]]

== Кратчайшие пути в графах ==
* [[Обход в ширину]]
* [[Алгоритм Форда-Беллмана]]
* [[Алгоритм Дейкстры]]
* [[Алгоритм Флойда]]
* [[Алгоритм Джонсона]]
* [[Алгоритм Левита]]<tex>^\star</tex>
* [[Алгоритм A*]] <tex>^\star</tex>
* [[Алгоритм D*]] <tex>^\star</tex>
* [[Эвристики для поиска кратчайших путей]]<tex>^\star</tex>

== Задача о паросочетании ==
* [[Паросочетания: основные определения, теорема о максимальном паросочетании и дополняющих цепях]]
* [[Алгоритм Форда-Фалкерсона для поиска максимального паросочетания]]
* [[Алгоритм Куна для поиска максимального паросочетания]]
* [[Теорема Холла]]
* [[Связь максимального паросочетания и минимального вершинного покрытия в двудольных графах]]
* [[Связь вершинного покрытия и независимого множества]]
* [[Рёберное ядро]]<tex>^\star</tex>
* [[Матрица Татта и связь с размером максимального паросочетания в двудольном графе]]
* [[Теорема Татта о существовании полного паросочетания]]
* [[Алгоритм вырезания соцветий|Паросочетания в недвудольных графах. Алгоритм вырезания соцветий]]
* [[Декомпозиция Эдмондса-Галлаи]]
* [[Задача об устойчивом паросочетании]]<tex>^\star</tex>

== Задача о максимальном потоке ==
* [[Определение сети, потока]]
* [[Разрез, лемма о потоке через разрез]]
* [[Дополняющая сеть, дополняющий путь]]
* [[Сложение и разность потоков]]
* [[Теорема Форда-Фалкерсона]]
* [[Алгоритм Форда-Фалкерсона, реализация с помощью поиска в глубину]]
* [[Алоритм Эдмондса-Карпа]]
* [[Алгоритм масштабирования потока]]
* [[Блокирующий поток]]
* [[Схема алгоритма Диница]]
* [[Теоремы Карзанова о числе итераций алгоритма Диница в сети с целочисленными пропускными способностями]]
* [[Алгоритм Голдберга-Тарьяна]]<tex>^\star</tex>
* [[Алгоритм поиска блокирующего потока в ациклической сети]]
* [[Метод проталкивания предпотока]]
* [[Алгоритм "поднять-в-начало"]]
* [[Теорема о декомпозиции]]
* [[Теорема о декомпозиционном барьере]]
* [[Циркуляция потока]]
* [[Алгоритм Каргера для нахождения минимального разреза]]<tex>^\star</tex>

== Задача о потоке минимальной стоимости ==
* [[Поток минимальной стоимости]]
* [[Теорема Форда-Фалкерсона о потоке минимальной стоимости]]
* [[Лемма об эквивалентности свойства потока быть минимальной стоимости и отсутствии отрицательных циклов в остаточной сети]]
* [[Поиск потока минимальной стоимости методом дополнения вдоль путей минимальной стоимости]]
* [[Использование потенциалов Джонсона при поиске потока минимальной стоимости]]
* [[Сведение задачи о назначениях к задаче о потоке минимальной стоимости]]
* [[Венгерский алгоритм решения задачи о назначениях]]

= Четвертый семестр =

== Основные определения. Простые комбинаторные свойства слов ==
* [[Основные определения, связанные со строками]]
* [[Период и бордер, их связь]]
* [[Слово Фибоначчи]]
* [[Слово Туэ-Морса]]
* [[Декомпозиция Линдона]]<tex>^\star</tex>
* [[Алгоритм Ландау-Шмидта]]<tex>^\star</tex>
* [[Алгоритм Крочемора]]<tex>^\star</tex>
* [[Алгоритм Мейна-Лоренца]]<tex>^\star</tex>

== [[Поиск подстроки в строке]] ==
=== Точный поиск ===
* [[Наивный алгоритм поиска подстроки в строке]]
* [[Поиск подстроки в строке с использованием хеширования. Алгоритм Рабина-Карпа]]
* [[Поиск наибольшей общей подстроки двух строк с использованием хеширования]]
* [[Префикс-функция]]
* [[Алгоритм Кнута-Морриса-Пратта]]
* [[Автомат Кнута-Морриса-Пратта]]
* [[Z-функция]]
* [[Бор]]
* [[Алгоритм Ахо-Корасик]]
* [[Алгоритм Бойера-Мура]]
* [[Алгоритм Колусси]]<tex>^\star</tex>
* [[Алгоритм Shift-And]]<tex>^\star</tex>
* [[Двусторонний алгоритм]]<tex>^\star</tex>

=== Нечёткий поиск ===
* [[Алгоритм Ландау-Вишкина (k несовпадений)]]<tex>^\star</tex>
* [[Алгоритм Ландау-Вишкина (k различий)]]<tex>^\star</tex>

== Суффиксное дерево ==
* [[Суффиксный бор]]
* [[Сжатое суффиксное дерево]]
* [[Алгоритм Укконена]]
* [[Алгоритм МакКрейта]]<tex>^\star</tex>
* [[Алгоритм Фарача]]<tex>^\star</tex>

== Суффиксный массив ==
* [[Суффиксный массив]]
* [[Построение суффиксного массива с помощью стандартных методов сортировки]]
* [[Алгоритм цифровой сортировки суффиксов циклической строки]]
* [[Алгоритм Касаи и др.]]
* [[Алгоритм Карккайнена-Сандерса]]
* [[Алгоритм поиска подстроки в строке с помощью суффиксного массива]]

== Задача о наименьшем общем предке ==
* [[Сведение задачи LCA к задаче RMQ]]
* [[Сведение задачи RMQ к задаче LCA]]
* [[Метод двоичного подъема]]
* [[Решение RMQ с помощью разреженной таблицы]]
* [[Алгоритм Фарака-Колтона и Бендера]] (решение +/-1 RMQ с помощью метода четырех русских)
* [[Алгоритм Хьюи]]
* [[Heavy-light декомпозиция]]
* [[Алгоритм Шибера-Вишкина]]<tex>^\star</tex>
* [[Алгоритм Тарьяна поиска LCA за O(1) в оффлайн]]<tex>^\star</tex>
* [[Link-Cut Tree]]<tex>^\star</tex>

== Матроиды ==
=== Основные факты теории матроидов ===
* [[Определение матроида]]
* [[Примеры матроидов]]
* [[Прямая сумма матроидов]]
* [[Теорема Радо-Эдмондса (жадный алгоритм)]]
* [[Теорема о базах]]
* [[Аксиоматизация матроида базами]]
* [[Теорема о циклах]]
* [[Аксиоматизация матроида циклами]]
* [[Ранговая функция, полумодулярность]]
* [[Аксиоматизация матроида рангами]]
* [[Двойственный матроид]]
* [[Оператор замыкания для матроидов]]
* [[Покрытия, закрытые множества]]
* [[Матроид Вамоса]]<tex>^\star</tex>

=== Пересечение матроидов ===
* [[Пересечение матроидов, определение, примеры]]
* [[Лемма о паросочетании в графе замен]]
* [[Лемма о единственном паросочетании в графе замен]]
* [[Граф замен для двух матроидов]]
* [[Лемма о единственном паросочетании в подграфе замен, индуцированном кратчайшим путем]]
* [[Алгоритм построения базы в пересечении матроидов]]

=== Объединение матроидов ===
* [[Объединение матроидов, проверка множества на независимость]]
* [[Объединение матроидов, доказательство того, что объединение является матроидом]]
* [[Алгоритм построения базы в объединении матроидов]]

== Теория расписаний ==
* [[Классификация задач]]
* [[Методы решения задач теории расписаний]]
* [[Правило Лаулера]]
* [[Flow shop]]
* [[P1sumu|<tex>1 \mid \mid \sum U_{i}</tex>]]
* [[1ripi1sumwc|<tex>1 \mid r_{i}, p_i=1\mid \sum w_{i}C_{i}</tex>]]
* [[1ridipi1|<tex>1 \mid r_{i}, d_{i}, p_{i} = 1 \mid -</tex>]]
* [[1ripipsumwu|<tex> 1 \mid r_i,p_i=p \mid \sum w_i U_i</tex>]]
* [[1outtreesumwc | <tex>1 \mid outtree \mid \sum w_i C_i</tex>]]
* [[1pi1sumwu|<tex>1 \mid p_{i} = 1 \mid \sum w_{i}U_{i}</tex>]]
* [[1precpmtnrifmax|<tex>1 \mid prec, pmtn, r_i \mid f_{\max}</tex>]]
* [[1precripi1Lmax|<tex>1 \mid prec; r_i; p_i = 1 \mid L_{max}</tex>]]
* [[P2precpi1Lmax|<tex>P2 \mid prec, p_i = 1 \mid L_{\max}</tex>]]
* [[PpmtnriLmax|<tex>P \mid pmtn, r_i \mid L_{max}</tex>]]
* [[QpmtnCmax|<tex>Q \mid pmtn \mid C_{max}</tex>]]
* [[QpmtnriLmax|<tex>Q \mid pmtn, r_{i} \mid L_{max}</tex>]]
* [[QSumCi|<tex>Q\mid\mid\sum{C_i}</tex>]]
* [[R2Cmax|<tex>R2 \mid \mid C_{max}</tex>]]
* [[F2Cmax|<tex>F2 \mid \mid C_{max}</tex>]]
* [[Fpij1sumwu|<tex>F \mid p_{ij} = 1 \mid \sum w_i U_i</tex>]]
* [[O2Cmax|<tex>O2 \mid \mid C_{max}</tex>]]
* [[Opi1sumu|<tex>O \mid p_{ij} = 1 \mid \sum U_i</tex>]]
* [[J2ni2Cmax|<tex>J2 \mid n_{i} \le 2 \mid C_{max}</tex>]]
* [[J2pij1Lmax| <tex>J2\mid p_{ij} = 1\mid L_{max}</tex>]]

Метод Фибоначчи

2016-01-27T01:23:18Z

188.162.64.21: Новая страница: «==Метод Фибоначчи== '''Метод Фибоначчи''' (англ. ''Fibonacci method'') {{---}} это улучшение реализации [[П...»

==Метод Фибоначчи==
'''Метод Фибоначчи''' (англ. ''Fibonacci method'') {{---}} это улучшение реализации [[Поиск с помощью золотого сечения|поиска с помощью золотого сечения]], служащего для нахождения минимума/максимума функции. Подобно методу золотого сечения, он требует двух вычислений функции на первой итерации, а на каждой последующей только по одному. Однако этот метод отличается от метода золотого сечения тем, что коэффициент сокращения интервала неопределенности меняется от итерации к итерации.

==Описание==
Метод основан на последовательности чисел Фибоначчи <tex> {F_v} </tex>, которая определяется следующим образом :

<tex> F_v = F_{v-1} + F_{v-2}, v = 1, 2, 3, …, F_0 = F_1 = 1 </tex>

Таким образом, последовательность Фибоначчи имеет вид <tex> 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, …</tex>
Предположим, что на <tex>k</tex>-й итерации интервал неопределенности равен <tex>[a_k, b_k]</tex>. Рассмотрим две точки <tex>{\lambda}_k</tex> и <tex>{\mu}_k</tex>, определяемые следующим образом:

<tex>{\lambda}_k = a_k + \frac{F_{n-k-1}}{F_{n-k+1}}*(b_k - a_k)</tex>
<tex>{\mu}_k = a_k + \frac{F_{n-k}}{F_{n-k+1}}*(b_k - a_k)</tex>,
где <tex> k = 1, 2, …, n-1</tex> и <tex>n {{---}}</tex> заданное общее число вычислений функции.

Новый интервал неопределенности <tex>[a_{k+1}, b_{k+1}]</tex> будет равен <tex> [{\lambda}_k, b_k], если <tex> f({\lambda}_k) > f({\mu}_k)</tex> и <tex>[a_k, {\mu}_k]</tex>, если <tex> f({\lambda}_k) \le f({\mu}_k)</tex>. В первом случае, учитывая <tex>{\lambda}_k </tex> и полагая <tex>v = n - k</tex>, получим

<tex>b_{k+1} - a_{k+1} = b_k - {\lambda}_k = b_k - a_k - \frac{F_{n-k-1}}{F_{n-k+1}}*(b_k - a_k) = \frac{F_{n-k}}{F_{n-k+1}}*(b_k - a_k)</tex>.

Во втором случае, учитывая <tex> {\mu}</tex>, получаем

<tex> b_{k+1} - a_{k+1} = {\mu}_k - a_k = \frac{F_{n-k}}{F_{n-k+1}}*(b_k - a_k)</tex>.

Таким образом, в обоих случаях длина интервала неопределенности сжимается с коэффициентом <tex>\frac{F_{n-k}}{F_{n-k+1}}</tex>. Покажем, что на <tex>k-</tex>той итерации либо <tex>{\lambda}_k = {\mu}_k</tex>, либо <tex>{\mu}_{k+1} = {\lambda}_k</tex>, так что требуется только одно новое вычисление функции. Предположим, что <tex> f({\lambda}_k) > f({\mu}_k)</tex>. Тогда <tex>a_{k+1} = {\lambda}_k, b_{k+1} = b_k</tex>. Таким образом, используя <tex> F_v = F_(v-1) + F_(v-2), v = 1, 2, 3, …, F_0 = F_1 = 1 </tex> и заменив <tex>k</tex> на <tex>k+1</tex>, получаем <tex>{\lambda}_{k+1} = a_{k+1} + \frac{F_{n-k-1}}{F_{n-k}}*(b_{k+1} - a_{k+1}) = {\lambda}_k + \frac{F_{n-k-1}}{F_{n-k}}*(b_k - {\lambda}_k)</tex>.
Подставив выражение для <tex>{\lambda}_k</tex> и заменив <tex>k</tex> на <tex>k + 1</tex>, получим <tex>{\lambda}_{k+1} = a_k + \frac{F_{n-k-1}}{F_{n-k+1}}*(b_k - a_k) + \frac{F_{n-k-2}}{F_{n-k}}*\left(1 - \frac{F_{n-k-1}}{F_{n-k+1}}\right)*(b_k - a_k)</tex>.

<tex> 1 - \frac{F_{n-k-1}}{F_{n-k+1}} = \frac{F_{n-k}}{F_{n-k+1}}</tex>.

<tex>{\lambda}_{k+1} = a_k + \frac{F_{n-k-1} + F_{n-k-2}}{F_{n-k+1}}*(b_k - a_k) = a_k + \frac{F_{n-k}}{F_{n-k+1}}*(b_k - a_k) = {\mu}_k</tex>.

Если <tex>f({\lambda}_k) \le f({\mu}_k)</tex>, то выполнив аналогичные преобразования, получим <tex>{\lambda}_{k+1} = {\lambda}_k</tex>. Таким образом, в обоих случаях на <tex>k + 1</tex>-й итерации требуется только одно вычисление функции.
В отличие от метода [[Поиск с помощью золотого сечения|золотого сечения]] в методе Фибоначчи требуется, чтобы общее число вычислений <tex>n</tex> (или коэффициент сокращения исходного интервала) было задано заранее. Это объясняется тем, что точки, в которых производятся вычисления, зависят от <tex>n</tex>. Длина интервала неопределенности на <tex>k</tex>-той итерации сжимается с коэффициентом <tex>\frac{F_{n-k}}{F_{n-k+1}}</tex>. Следовательно, после <tex> (n-1)</tex> итерации, где <tex>n {{---}}</tex> заданное общее число вычислений функции <tex>f(x)</tex>, длина интервала неопределенности сократится от <tex>(b_1 - a_1)</tex> до <tex>\frac{b_1 - a_1}{F_n}</tex>.