Викиконспекты - Вклад участника [ru]

Список заданий по ТФЯ 2015

2015-10-03T14:22:33Z

194.85.160.133:

<wikitex>
= Теория формальных языков, 5 семестр =

# Построить конечный автомат для языка слов над бинарным алфавитом, в которых четность числа 0 равна четности числа 1
# Построить конечный автомат для языка слов над бинарным алфавитом, в которых число нулей кратно 3
# Построить конечный автомат для языка слов над бинарным алфавитом, в которых нет трех нулей подряд
# Построить конечный автомат для языка слов над бинарным алфавитом, которые представляют собой двоичную запись чисел, кратных 5
# Построить конечный автомат для языка слов над бинарным алфавитом, в которых число нулей не кратно 3
# Построить конечный автомат для языка слов над бинарным алфавитом, в которых есть три нуля подряд. Сделайте вывод из последних двух заданий.
# Построить конечный автомат для языка слов над бинарным алфавитом, в которых число нулей кратно 3 и которые представляют собой двоичную запись чисел кратных 5.
# Построить конечный автомат для языка слов над бинарным алфавитом, в которых число нулей кратно 3 или которые представляют собой двоичную запись чисел кратных 5. Сделайте вывод из последних двух заданий.
# Построить конечный автомат для языка слов над бинарным алфавитом, в пятый символ с конца - 0. Можно построить недетерминированный автомат.
# Постройте детерминированный автомат для предыдущего задания или докажите, что в нем слишком много состояний, чтобы его рисовать ;).
# Постройте регулярное выражение для языка слов над бинарным алфавитом, в которых нет двух нулей подряд.
# Построить конечный автомат для языка слов над бинарным алфавитом, в которых число 0 кратно 3.
# ХМУ 4.2.2, стр 163
# ХМУ 4.2.3, стр 163
# ХМУ 2.3.1, стр 83
# Докажите, что минимальный ДКА для языка $(0|1)^*0(0|1)^k$ содержит минимум $2^k$ состояний
# ХМУ 4.2.4, стр 163
# ХМУ 4.2.5, стр 164
# ХМУ 4.2.6, стр 164
# ХМУ 4.2.7, стр 164
# ХМУ 4.2.8, стр 164
# ХМУ 4.2.10, стр 165
# ХМУ 4.2.11, стр 165
# Доказать нерегулярность языка слов $0^n1^n$
# Доказать нерегулярность языка, каждое слово которого содержит поровну 0 и 1.
# Доказать нерегулярность языка палиндромов.
# Доказать нерегулярность языка тандемных повторов.
# Доказать нерегулярность языка $0^n1^m$, $n \le m$
# Доказать нерегулярность языка $0^n1^m$, $n \ne m$
# Доказать нерегулярность языка $0^{n^2}$
# Доказать нерегулярность языка $0^p$, $p$ {{---}} простое
# Доказать нерегулярность языка двоичных записей простых чисел
# Доказать нерегулярность языка $0^n1^m$, $gcd(n, m) = 1$
# Доказать нерегулярность языка $0^a1^b2^c$, $a \ne b$ и $b \ne c$
# Приведите пример нерегулярного языка, для которого выполнена лемма о разрастании
# Доказать, что если состояния $u$ и $v$ автомата различимы, то $u$ и $v$ различимы строкой длины $O(n)$.
# Предложите алгоритм проверки того, что регулярный язык бесконечен
# Предложите алгоритм проверки того, что регулярный язык является беспрефиксным
# Предложите алгоритм проверки того, что один регулярный язык является подмножеством другого
# Предложите алгоритм проверки того, что регулярные языки не пересекаются
# ХМУ 4.3.1, стр 171.
# ХМУ 4.3.2, стр 171.
# Рассмотрим язык $\{x_0 y_0 z_0 x_1 y_1 z_1 \dots x_{n-1} y_{n-1} z_{n-1} \mid x_i, y_i, z_i \in \{0, 1\}\}$, где $ X = x_{n-1}x_{n-2}\dots x_0$ и аналогично представляется $Y$ и $Z$, причем $ X + Y = Z $. Докажите, что этот язык регулярный.
# То же, что и предыдущее, только $\{x_{n-1} y_{n-1} z_{n-1} \dots x_1 y_1 z_1 x_0 y_0 z_0 \mid \dots \}$.
# Рассмотрим язык $\{x_0 y_0 z_0 x_1 y_1 z_1 \dots x_{n-1} y_{n-1} z_{n-1} \mid x_i, y_i, z_i \in \{0, 1\}\}$, где $X = x_{n-1}x_{n-2}\dots x_0$ и аналогично представляется $Y$ и $Z$, причем $X \times Y = Z$. Докажите, что этот язык не является регулярным.
# Рассмотрим отношение на словах $L$: $x \equiv y$, если для любых $u$, $v$ выполнено $uxv \in L \Leftrightarrow uyv \in L$. Классы эквивалентности этого отношения называются синтаксическим моноидом языка $L$. Докажите, что $L$ регулярный тогда и только тогда, когда синтаксический моноид $L$ конечен.
# Придумайте семейство регулярных языков $L_i$, у которых ДКА для $L_i$ содержит $O(i)$ состояний, а синтаксический моноид $L_i$ имеет неполиномиальный размер.
# Постройте КС-грамматику для правильных скобочных последовательностей с двумя типами скобок.
# Постройте КС-грамматику для языка слов над алфавитом $\{0, 1\}$, в которых число нулей равно числу единиц. Докажите, что ваша грамматика является правильной.
# Постройте КС-грамматику для языка слов над алфавитом $\{0, 1\}$, в которых число нулей равно удвоенному числу единиц. Докажите, что ваша грамматика является правильной.
# Постройте КС-грамматику для языка $0^k1^n2^{k+n}$.
# Постройте КС-грамматику для языка $0^k1^n2^{k+n}\cup 1^k0^n2^{k+n}$. Сделайте вывод о свойствах КС-языков.
# Постройте КС-грамматику для языка $0^k1^n2^{k+n}1^i0^j2^{i+j}$. Сделайте вывод о свойствах КС-языков.
# Постройте КС-грамматику для языка $0^i1^j2^k$, $i \ne j$ или $j \ne k$.
# Постройте КС-грамматику для языка слов над алфавитом $\{0, 1\}$, которые не являются палиндромами.
# Постройте КС-грамматику для языка слов над алфавитом $\{0, 1\}$, которые не являются правильными скобочными последовательностями.
# Постройте КС-грамматику для языка слов над алфавитом $\{0, 1\}$, в которых число нулей не равно числу единиц.
# Постройте КС-грамматику для языка слов над алфавитом $\{0, 1\}$, которые не являются тандемными повторами.
# Верно ли, что любую КС-грамматику можно привести к форме, когда любое правило имеет вид $A\to BCD$ или $A\to a$?
# Верно ли, что любой КС-язык над односимвольным алфавитом является регулярным?
# ХМУ 7.2.1 (а)
# ХМУ 7.2.1 (б)
# ХМУ 7.2.1 (в)
# ХМУ 7.2.1 (г)
# ХМУ 7.2.1 (д)
# ХМУ 7.2.1 (е)
# ХМУ 7.2.5 (а)
# ХМУ 7.2.5 (б)
# Докажите, что язык $\{0^n1^m2^n3^m\}$ не является КС.
# Докажите, что язык $\{0^n1^m2^n| n \ne m\}$ не является КС.
# Приведите пример не КС-языка, для которого выполнена лемма о разрастании.

Список заданий по АСД 2к 2015 осень

2015-10-03T14:18:29Z

194.85.160.133:

<wikitex>
# Доказать, что если в ориентированном графе существует цикл, то в нем существует и простой цикл.
# Доказать, что если в неориентированным графе существует цикл, то в нем существует и простой цикл.
# Будем называть ''согласованным циклом'' в графе класс эквивалентности циклических путей относительно циклического сдвига. При этом циклический путь не должен проходить два раза по одному ребру в разных направлениях. Докажите, что в графе есть согласованный цикл тогда и только тогда когда там есть цикл.
# Петя придумал отношение средней связности: $u$ средне связана с $v$, если из $u$ достижима $v$ или из $v$ достижима $u$. Является ли это отношение отношением эквивалентности?
# Пусть граф $G$ - объединение двух различных простых путей из $u$ в $v$. Докажите, что в $G$ есть цикл.
# Харари 2.3
# Харари 2.5
# Харари 2.9
# Харари 2.13
# Харари 2.15
# Будем говорить, что $G$ связан короткими путями, если между любыми двумя вершинами в $G$ есть путь длины не более 3. Докажите, что либо $G$, либо $\overline G$ связан короткими путями.
# Харари 2.16
# Харари 2.20
# Харари 2.22
# Харари 2.29
# Харари 2.31
# Харари 2.32
# Харари 2.33
# Харари 2.34 (а)
# Харари 2.34 (б)
# Харари 2.35
# Харари 2.36
# Харари 4.2
# Харари 4.3
# Харари 4.4
# Харари 4.6
# Доказать или опровергнуть, что если ребро $uv$ - мост, то $u$ и $v$ - точки сочленения.
# Доказать или опровергнуть, что если $u$ и $v$ - точки сочленения, то $uv$ - мост.
# Какое максимальное число точек сочленения может быть в графе с $n$ вершинами?
# При каких соотношениях $a$, $b$, $n$, $m$, $k$ существует граф с $a$ точками сочленения, $b$ мостами, $n$ вершинами, $m$ рёбрами, $k$ компонентами связности?
# Рассмотрим отношение на рёбрах - $R$. $ab R cd$, если 1) $ab$ и $cd$ имеют общую вершину; 2) $ab$ и $cd$ лежат на цикле. Доказать, что вершинная двусвязность - это рефлексивно-транзитивное замыкание $R$.
# Доказать, что ребро $uv$ - мост тогда и только тогда, когда $uv$ вершинно двусвязно только с самим собой.
# Харари 3.2
# Харари 3.3
# Харари 3.4
# Харари 3.5
# Харари 3.6
# Харари 3.7
# Харари 3.9
# Граф называется вершинно трёхсвязным, если он остаётся связным после удаления любых не более чем двух вершин. Доказать или опровергнуть, что в вершинно трёхсвязном графе любые три вершины лежат на простом цикле.
# Граф называется вершинно k-связным, если он остаётся связным после удаления любых не более чем (k - 1) вершин. Доказать или опровергнуть, что в вершинно k-связном графе любые k вершин лежат на простом цикле.
# Пусть $G$ - связный граф. Обозначим как $\kappa(G)$ - минимальное число вершин, которое необходимо удалить, чтобы граф потерял связность. (для полного графа это число равно n - 1), $\lambda(G)$ - минимальное число рёбер, которое необходимо удалить, чтобы граф потерял связность, $\delta(G)$ - минимальную степень в вершины в графе $G$. Докажите, что для любых $a$, $b$, $c$, таких что $1 \le a \le b \le c$, существует граф $G$, такой что $\kappa(G) = a$, $\lambda(G) = b$, $\delta(G) = c$.
# Рассмотрим неориентированный граф $G$. Запустим dfs, затем ориентируем рёбра дерева dfs $T$ от корня, а остальные - к корню. Доказать, что компоненты сильной связности в получившемся графе равны компонентам рёберной двусвязности в исходном графе
# Разработать алгоритм поиска компонент рёберной двусвязности, используя ровно один запуск dfs.
# Разработать алгоритм поиска компонент вершинной двусвязности, используя ровно один запуск dfs.
# Пусть $T$ - дерево dfs. Укажите способ за $O(E)$ посчитать число пар $(e_1, e_2)$, таких что 1) $e1 \in T$; 2) $e2\not\in T$; 3) граф $G$ после удаления рёбер $e_1$ и $e_2$ - не связен.
# Пусть $T$ - дерево dfs. Укажите способ за $O(E)$ посчитать число пар $(e_1, e_2)$, таких что 1) $e1 \in T$; 2) $e2 \in T$; 3) граф $G$ после удаления рёбер $e_1$ и $e_2$ - не связен.
# В первом издании Кормена была ошибка. Там было сказано, что вершина v есть точка сочленения тогда и только тогда, когда (v - корень И у v ≥ 2 сына) ИЛИ (v - не корень И up[v] ≥ enter[v]). Приведите контрпример.
# Приведите пример графа с отрицательными рёбрами, на котором алгоритм Дейкстры работает неверно.
# Пусть веса рёбер не обязательно неотрицательны, но отрицательных циклов нет. Добавим в алгоритм Дейкстры следующее: если производится успешная релаксация по ребру $vx$ и $x \in U$, то вешина $x$ удаляется из $U$. Докажите, что, если этот алгоритм находит кратчайшие пути в графе.
# Приведите пример графа, в котором алгоритм из предыдущего задания рабоатает экспоненциальное время.
# Предложите граф, в котором алгоритм Дейкстры делает $\Omega(E)$ успешных релаксаций
# Доказать теорему об отсутствии кратчайшего пути на базе алгоритма Форда-Беллмана. (от $s$ до $v$ нет кратчайшего пути тогда и только тогда, когда она достижима из $u$, такой что после выполнения алгоритма Форда-Беллмана найдется ребро $xu$, для которого $d[x] + w(xu) < d[u]$)
# Разработать алгоритм на базе Форда-Беллмана, который ищет в графе отрицательный цикл.
# Укажите способ построить для некоторых $c_1, c_2 >0$ и любых V, E, где $c_1 V \le E \le c_2 V^2$ граф, на котором алгоритм Форда-Беллмана с очередью работает за $\Omega(VE)$.
# Пусть в графе $G$ есть вершина $s$, из которой достижимы все вершины. Обозначим как $\mu^*$ минимальный средний вес цикла в графе. Докажите, что $\mu^* = \min_v\max_k\frac{d_n(v)-d_k(v)}{n-k}$, где $d_i(v)$ - длина кратчайшего пути из $s$ до $v$, содержащего ровно $i$ ребер.
# Модифицируйте алгоритм Форда-Беллмана так, чтобы он находил в графе циклы минимального среднего веса за $O(VE)$ и $O(V^2)$ памяти.
# Модифицируйте алгоритм Флойда, чтобы найти в графе отрицательный цикл.
# Петя перепутал и написал в алгоритме Флойда "for i: for j: for k: relax(d[i][j], d[i][k]+d[k][j])". Постройте тест, на котором получившийся алгоритм работает неверно.
# Петя перепутал и написал в алгоритме Флойда "for i: for j: for k: relax(d[i][j], d[i][k]+d[k][j])". Заметив, что это работает неверно, он запустил этот алгоритм два раза. Будет ли получившийся алгоритм "for t from 1 to 2: for i: for j: for k: relax(d[i][j], d[i][k]+d[k][j])" корректным?

Список заданий по ДМ 2015 осень

2015-10-03T13:32:02Z

194.85.160.133:

<wikitex>
= Дискретная математика, 1 семестр =

# Пусть $R$ и $S$ - рефлексивные отношения на $A$. Будет ли рефлексивным их а) объединение? б) пересечение? В этом и следующих заданиях, если ответ отрицательный, при демонстрации контрпримера удобно использовать представление отношения в виде ориентированного графа.
# Пусть $R$ и $S$ - симметричные отношения на $A$. Будет ли симметричным их а) объединение? б) пересечение?
# Пусть $R$ и $S$ - транзитивные отношения на $A$. Будет ли транзитивным их а) объединение? б) пересечение?
# Пусть $R$ и $S$ - антисимметричные отношения на $A$. Будет ли антисимметричным их а) объединение? б) пересечение?
# Определим $R^{-1}$ следующим образом: если $xRy$, то $yR^{-1}x$. Выполнено ли соотношение $RR^{-1} = I$, где $I$ - отношение равенства? Выполнен ли закон сложения степенией $R^iR^j=R^{i+j}$, если $i$ и $j$ разного знака?
# Пусть $R$ обладает свойством $X$. Будет ли обладать свойством $X$ отношение $R^{-1}$? Следует проанализировать $X$ - рефлексивность, антирефлексивность, симметричность, антисимметричность, транзитивность
# Пусть $R$ и $S$ - транзитивные отношения на $A$. Будет ли транзитивным их композиция?
# Пусть $R$ и $S$ - антисимметричные отношения на A. Будет ли антисимметричным их композиция?
# Постройте пример рефлексивного, симметричного, но не транзитивного отношения
# Постройте пример рефлексивного, антисимметричного, но не транзитивного отношения
# Является ли отношение $R$, такое что $(a, b) R (c, d)$, если $ad = bc$ на ${\mathbb Z}^+ \times {\mathbb N}$ отношением эквивалентности?
# Может ли отношение частичного порядка быть отношением эквивалентности? Если да, то в каких случаях?
# Можно ли в определении отношения эквивалентности убрать требование рефлексивности отношения, потому что оно следует из симметричности и транзитивности?
# Выразите в явном виде "и", "или" и "не" через стрелку Пирса
# Выразите в явном виде "и", "или" и "не" через штрих Шеффера
# Можно ли "и", "или" и "не" выразить через функции из множества $\{x\oplus y, x = y\}$?
# Можно ли "и", "или" и "не" выразить через функции из множества $\{x\to y, \neg x\}$?
# Можно ли "и", "или" и "не" выразить через функции из множества $\{{\mathbf 0}, \langle xyz\rangle, \neg x\}$ ?
# Можно ли "и", "или" и "не" выразить через функции из множества $\{x \to y, \langle xyz\rangle, \neg x\}$ ?
# Можно ли выразить "и" через "или"?
# Выразите медиану 5 через медиану 3
# Выразите медиану $2n+1$ через медиану 3
# Булева функция называется пороговой, если $f(x_1, x_2, \ldots, x_n) = 1$ тогда и только тогда, когда $a_1x_1+a_2x_2+\ldots+a_nx_n \ge b$, где $a_i$ и $b$ - вещественные числа. Докажите, что "и" и "или" - пороговые функции.
# Приведите пример непороговой функции
# Рассмотрим булеву функцию $f$. Обозначим как $N(f)$ число наборов аргументов, на которых $f$ равна 1. Например, $N(\vee) = 3$. Обозначим как $\Sigma(f)$ сумму всех наборов аргументов, на которых $f$ равна 1 как векторов. Например, $\Sigma(\vee) = (2, 2)$. Докажите, что если для пороговой функции $f$ и функции $g$ выполнено $N(f) = N(g)$ и $\Sigma(f) = \Sigma(g)$, то $f = g$
# Постройте двойственную функцию для каждой функции от 2 аргументов.
# Сколько существует самодвойственных функций от $n$ аргуметов?
# Будем говорить, что функция существенно зависит от переменной $x_i$, если существует два набора аргументов, различающихся только значением $x_i$, на которых функция принимает различные значения. Сколько существует булевых функций от $n$ аргументов, существенно зависящих от всех аргументов? Достаточно привести рекуррентную формулу.
# Приведите пример функции, существенно зависящей хотя бы от 3 аргументов, которая лежит во всех 5 классах Поста.
# Приведите пример функции, существенно зависящей хотя бы от 3 аргументов, которая не лежит ни в одном классе Поста.
# Докажите, что любую функцию от $n$ переменных можно представить с использованием стрелки Пирса формулой, длиной не больше чем $2^n\cdot poly(n)$, где $poly(n)$ - полином, общий для всех функций
# Докажите, что любую монотонную функцию можно выразить через "и", "или", 0 и 1.
# Докажите, что любую монотонную самодвойственую функцию можно выразить через медиану
# Игра "два шага вперед, один назад". Задана булева функция от $n$ аргументов $f(x_1, \ldots, x_n)$. Играют два игрока: 0 и 1. Игроки делают ходы по очереди. Для хода используется вспомогательное значение $m$, исходно равное 0, кроме того исходно все значения переменных не определены. Ход заключается в следующем. Игрок либо увеличивает $m$ на 2, либо уменьшает на 1. После этого действия значение $m$ должно удовлетворять неравенству $1 \le m \le n$. Затем, если значение $x_m$ не определено, то игрок присваивает переменной $x_m$ значение на свое усмотрение. Если же значение $x_m$ определено, то оно меняется на противоположное. Игра заканчивается, когда все значения определены. Если значение функции $f$ на получившемся наборе переменных равно 1, то выигрывает 1, иначе выигрывает 0. Проанализируйте описанную игру для значений $n$ от 2 до 9 на функции $f(x_1, \ldots, x_n)$, равной 1, если строка $x_1x_2\ldots x_n$ лексикографически строго меньше строки $x_nx_{n-1}\ldots x_1$.
# Проанализируйте игру "два шага вперед, один назад" для значений $n$ от 2 до 9 на функции $f(x_1, \ldots, x_n)=x_1\oplus x_2\oplus \ldots\oplus x_n$.
# Проанализируйте игру "два шага вперед, один назад" для значений $n$ от 2 до 9 на функции $f(x_1, \ldots, x_n)$, равной 1, если строка $x_1x_2\ldots x_n$ не содержит двух единиц подряд.
# Проанализируйте игру "два шага вперед, один назад" для значений $n$ от 2 до 9 на функции $f(x_1, \ldots, x_n)$, равной 1, если строка $x_1x_2\ldots x_n$ представляет собой (возможно дополненную ведущими нулями) двоичную запись простого числа.
# Говорят, что формула имеет вид 2-КНФ, если она имеет вид $(t_{11}\vee t_{12})\wedge(t_{21}\vee t_{22})\wedge\ldots$, где $t_{ij}$ представляет собой либо переменную, либо ее отрицание (в каждом дизъюнкте ровно два терма). Предложите полиномиальный алгоритм проверки, что формула, заданная в 2-КНФ имеет набор значений переменных, на которых она имеет значение 1.
# КНФ называется КНФ Хорна, если в каждом дизъюнкте не более одной переменной находится без отрицания. Пример: $x\wedge(x \vee \neg y \vee \neg z) \wedge (\neg x \vee \neg t)$. Предложите полиномиальный алгоритм проверки, что формула, заданная в форме КНФ Хорна имеет набор аргументов, на котором она равна 1.
# Докажите, что если булеву функцию $f$ можно задать в форме Крома (в виде 2-КНФ), то выполнено следствие: $f(x_1, ..., x_n) = f(y_1, ..., y_n) = f(z_1, ..., z_n) = 1$ $\Rightarrow f(\langle x_1, y_1, z_1\rangle, ..., \langle x_n, y_n, z_n \rangle) = 1$
# Докажите, что если выполнено следствие: $f(x_1, ..., x_n) = f(y_1, ..., y_n) = f(z_1, ..., z_n) = 1$ $\Rightarrow f(\langle x_1, y_1, z_1\rangle, ..., \langle x_n, y_n, z_n \rangle) = 1$, то булеву функцию $f$ можно задать в форме Крома.
# Докажите, что если булеву функцию $f$ можно задать в форме Хорна, то выполнено следствие: $f(x_1, ..., x_n) = f(y_1, ..., y_n) = 1 \Rightarrow f(x_1\wedge y_1, ..., x_n \wedge y_n) = 1$
# Докажите, что если выполнено следствие: $f(x_1, ..., x_n) = f(y_1, ..., y_n) = 1 \Rightarrow f(x_1\wedge y_1, ..., x_n \wedge y_n) = 1$, то булеву функцию $f$ можно задать в форме Хорна
# Докажите, что $x_0\oplus x_1\oplus\ldots\oplus x_{2m} = \langle \neg x_0,s_1,s_2,\ldots,s_{2m}\rangle$, где $s_j=\langle x_0,x_j,x_{j+1},\ldots,x_{j+m-1},\neg x_{j+m},\neg x_{j+m+1},\ldots,\neg x_{j+2m-1}\rangle$, для удобства $x_{2m+k}$ обозначет то же, что и $x_k$ для $k \ge 1$.
# Докажите, что биномиальный коэффициент $C_n^k$ нечетен тогда и только тогда, когда в двоичной записи $k$ единицы стоят только на тех позициях, где в двоичной записи $n$ также находятся единицы (иначе говоря, двоичная запись $k$ доминируется двоичной записью $n$ как двоичным вектором).
# Докажите "метод треугольника" построения полинома Жегалкина по таблице истинности.
# Булева функция $f(x_1, x_2, \ldots, x_n)$ называется форсируемой, если существует такое назначение $x_i=const$ , что для любых значений других переменных значение функции является константой. Например, $x_1 \wedge x_2$ является форсируемой, поскольку при $x_1 = 0$ значение функции равно 0 для любого значения $x_2$. Для каждой функции от двух переменных определите, является ли она форсируемой.
# Булева функция называется симметричной, если ее значение не меняется при любой перестановке ее переменных. Сколько существует симметричных функций от $n$ переменных?
# Постройте схему из функциональных элементов для операции медиана трех над базисом $\{ \vee, \wedge, \neg\}$. Постарайтесь использовать минимальное число элементов.
# Постройте схему из функциональных элементов для операции $x \oplus y \oplus z$ над базисом $\{ \vee, \wedge, \neg\}$. Постарайтесь использовать минимальное число элементов.
# Предложите способ построить схему для функции $x_1 \oplus ... \oplus x_n$ над базисом $\{ \vee, \wedge, \neg\}$ с линейным числом элементов и глубиной $O(\log n)$.
# Докажите, что не существует схем константной глубины для функций $x_1 \vee ... \vee x_n$, $x_1 \wedge ... \wedge x_n$, $x_1 \oplus ... \oplus x_n$.
# Мультиплексором называется схема, которая имеет $2^n+n$ входов и один выход. Обозначим входы как $x_0, x_1, \ldots, x_{2^n-1}, y_0, y_1, \ldots, y_{n-1}$. На выход подается то же, что подается на вход $x_i$, где $i$ - двоичное число, которое кодируется входами $y_0, \ldots, y_{n-1}$. Постройте схему линейного размера для мультиплексора.
# Дешифратором называется схема, которая имеет $n+1$ входов и $2^n$ выходов. Обозначим входы как $y_0, y_1, \ldots, y_{n-1}, x$, а выходы как $z_0, z_1, \ldots, z_{2^n-1}$. На все выходы подается 0, а на выход $z_i$ то же, что подается на вход $x$, где $i$ - двоичное число, которое кодируется входами $y_0, \ldots, y_{n-1}$. Постройте схему линейного размера для дешифратора.
# Докажите, что для функции "большинство из $2n+1$" существует схема из функциональных элементов глубины $O(\log n)$

Список заданий по ДМ 2015 осень

2015-09-28T13:32:14Z

194.85.160.133:

Список заданий по АСД 2к 2015 осень

2015-09-25T06:11:29Z

194.85.160.133:

Список заданий по ДМ 2015 осень

2015-09-25T05:30:34Z

194.85.160.133: sta

<wikitex>
= Дискретная математика, 1 семестр =

# Пусть $R$ и $S$ - рефлексивные отношения на $A$. Будет ли рефлексивным их а) объединение? б) пересечение? В этом и следующих заданиях, если ответ отрицательный, при демонстрации контрпримера удобно использовать представление отношения в виде ориентированного графа.
# Пусть $R$ и $S$ - симметричные отношения на $A$. Будет ли симметричным их а) объединение? б) пересечение?
# Пусть $R$ и $S$ - транзитивные отношения на $A$. Будет ли транзитивным их а) объединение? б) пересечение?
# Пусть $R$ и $S$ - антисимметричные отношения на $A$. Будет ли антисимметричным их а) объединение? б) пересечение?
# Определим $R^{-1}$ следующим образом: если $xRy$, то $yR^{-1}x$. Выполнено ли соотношение $RR^{-1} = I$, где $I$ - отношение равенства? Выполнен ли закон сложения степенией $R^iR^j=R^{i+j}$, если $i$ и $j$ разного знака?
# Пусть $R$ обладает свойством $X$. Будет ли обладать свойством $X$ отношение $R^{-1}$? Следует проанализировать $X$ - рефлексивность, антирефлексивность, симметричность, антисимметричность, транзитивность
# Пусть $R$ и $S$ - транзитивные отношения на $A$. Будет ли транзитивным их композиция?
# Пусть $R$ и $S$ - антисимметричные отношения на A. Будет ли антисимметричным их композиция?
# Постройте пример рефлексивного, симметричного, но не транзитивного отношения
# Постройте пример рефлексивного, антисимметричного, но не транзитивного отношения
# Является ли отношение $R$, такое что $(a, b) R (c, d)$, если $ad = bc$ на ${\mathbb Z}^+ \times {\mathbb N}$ отношением эквивалентности?
# Может ли отношение частичного порядка быть отношением эквивалентности? Если да, то в каких случаях?
# Можно ли в определении отношения эквивалентности убрать требование рефлексивности отношения, потому что оно следует из симметричности и транзитивности?
# Выразите в явном виде "и", "или" и "не" через стрелку Пирса
# Выразите в явном виде "и", "или" и "не" через штрих Шеффера
# Можно ли "и", "или" и "не" выразить через функции из множества $\{x\oplus y, x = y\}$?
# Можно ли "и", "или" и "не" выразить через функции из множества $\{x\to y, \neg x\}$?
# Можно ли "и", "или" и "не" выразить через функции из множества $\{{\mathbf 0}, \langle xyz\rangle, \neg x\}$ ?
# Можно ли "и", "или" и "не" выразить через функции из множества $\{x \to y, \langle xyz\rangle, \neg x\}$ ?
# Можно ли выразить "и" через "или"?
# Выразите медиану 5 через медиану 3
# Выразите медиану $2n+1$ через медиану 3
# Булева функция называется пороговой, если $f(x_1, x_2, \ldots, x_n) = 1$ тогда и только тогда, когда $a_1x_1+a_2x_2+\ldots+a_nx_n \ge b$, где $a_i$ и $b$ - вещественные числа. Докажите, что "и" и "или" - пороговые функции.
# Приведите пример непороговой функции
# Рассмотрим булеву функцию $f$. Обозначим как $N(f)$ число наборов аргументов, на которых $f$ равна 1. Например, $N(\vee) = 3$. Обозначим как $\Sigma(f)$ сумму всех наборов аргументов, на которых $f$ равна 1 как векторов. Например, $\Sigma(\vee) = (2, 2)$. Докажите, что если для пороговой функции $f$ и функции $g$ выполнено $N(f) = N(g)$ и $\Sigma(f) = \Sigma(g)$, то $f = g$
# Постройте двойственную функцию для каждой функции от 2 аргументов.
# Сколько существует самодвойственных функций от $n$ аргуметов?
# Будем говорить, что функция существенно зависит от переменной $x_i$, если существует два набора аргументов, различающихся только значением $x_i$, на которых функция принимает различные значения. Сколько существует булевых функций от $n$ аргументов, существенно зависящих от всех аргументов? Достаточно привести рекуррентную формулу.
# Приведите пример функции, существенно зависящей хотя бы от 3 аргументов, которая лежит во всех 5 классах Поста.
# Приведите пример функции, существенно зависящей хотя бы от 3 аргументов, которая не лежит ни в одном классе Поста.
# Докажите, что любую функцию от $n$ переменных можно представить с использованием стрелки Пирса формулой, длиной не больше чем $2^n\cdot poly(n)$, где $poly(n)$ - полином, общий для всех функций
# Докажите, что любую монотонную функцию можно выразить через "и", "или", 0 и 1.
# Докажите, что любую монотонную самодвойственую функцию можно выразить через медиану
# Игра "два шага вперед, один назад". Задана булева функция от $n$ аргументов $f(x_1, \ldots, x_n)$. Играют два игрока: 0 и 1. Игроки делают ходы по очереди. Для хода используется вспомогательное значение $m$, исходно равное 0, кроме того исходно все значения переменных не определены. Ход заключается в следующем. Игрок либо увеличивает $m$ на 2, либо уменьшает на 1. После этого действия значение $m$ должно удовлетворять неравенству $1 \le m \le n$. Затем, если значение $x_m$ не определено, то игрок присваивает переменной $x_m$ значение на свое усмотрение. Если же значение $x_m$ определено, то оно меняется на противоположное. Игра заканчивается, когда все значения определены. Если значение функции $f$ на получившемся наборе переменных равно 1, то выигрывает 1, иначе выигрывает 0. Проанализируйте описанную игру для значений $n$ от 2 до 9 на функции $f(x_1, \ldots, x_n)$, равной 1, если строка $x_1x_2\ldots x_n$ лексикографически строго меньше строки $x_nx_{n-1}\ldots x_1$.
# Проанализируйте игру "два шага вперед, один назад" для значений $n$ от 2 до 9 на функции $f(x_1, \ldots, x_n)=x_1\oplus x_2\oplus \ldots\oplus x_n$.
# Проанализируйте игру "два шага вперед, один назад" для значений $n$ от 2 до 9 на функции $f(x_1, \ldots, x_n)$, равной 1, если строка $x_1x_2\ldots x_n$ не содержит двух единиц подряд.
# Проанализируйте игру "два шага вперед, один назад" для значений $n$ от 2 до 9 на функции $f(x_1, \ldots, x_n)$, равной 1, если строка $x_1x_2\ldots x_n$ представляет собой (возможно дополненную ведущими нулями) двоичную запись простого числа.
# Говорят, что формула имеет вид 2-КНФ, если она имеет вид $(t_{11}\vee t_{12})\wedge(t_{21}\vee t_{22})\wedge\ldots$, где $t_{ij}$ представляет собой либо переменную, либо ее отрицание (в каждом дизъюнкте ровно два терма). Предложите полиномиальный алгоритм проверки, что формула, заданная в 2-КНФ имеет набор значений переменных, на которых она имеет значение 1.
# КНФ называется КНФ Хорна, если в каждом дизъюнкте не более одной переменной находится без отрицания. Пример: $x\wedge(x \vee \neg y \vee \neg z) \wedge (\neg x \vee \neg t)$. Предложите полиномиальный алгоритм проверки, что формула, заданная в форме КНФ Хорна имеет набор аргументов, на котором она равна 1.
# Докажите, что если булеву функцию $f$ можно задать в форме Крома (в виде 2-КНФ), то выполнено следствие: $f(x_1, ..., x_n) = f(y_1, ..., y_n) = f(z_1, ..., z_n) = 1$ $\Rightarrow f(\langle x_1, y_1, z_1\rangle, ..., \langle x_n, y_n, z_n \rangle) = 1$
# Докажите, что если выполнено следствие: $f(x_1, ..., x_n) = f(y_1, ..., y_n) = f(z_1, ..., z_n) = 1$ $\Rightarrow f(\langle x_1, y_1, z_1\rangle, ..., \langle x_n, y_n, z_n \rangle) = 1$, то булеву функцию $f$ можно задать в форме Крома.
# Докажите, что если булеву функцию $f$ можно задать в форме Хорна, то выполнено следствие: $f(x_1, ..., x_n) = f(y_1, ..., y_n) = 1 \Rightarrow f(x_1\wedge y_1, ..., x_n \wedge y_n) = 1$
# Докажите, что если выполнено следствие: $f(x_1, ..., x_n) = f(y_1, ..., y_n) = 1 \Rightarrow f(x_1\wedge y_1, ..., x_n \wedge y_n) = 1$, то булеву функцию $f$ можно задать в форме Хорна
# Докажите, что $x_0\oplus x_1\oplus\ldots\oplus x_{2m} = \langle \neg x_0,s_1,s_2,\ldots,s_{2m}\rangle$, где $s_j=\langle x_0,x_j,x_{j+1},\ldots,x_{j+m-1},\neg x_{j+m},\neg x_{j+m+1},\ldots,\neg x_{j+2m-1}\rangle$, для удобства $x_{2m+k}$ обозначет то же, что и $x_k$.
# Докажите, что биномиальный коэффициент $C_n^k$ нечетен тогда и только тогда, когда в двоичной записи $k$ единицы стоят только на тех позициях, где в двоичной записи $n$ также находятся единицы (иначе говоря, двоичная запись $k$ доминируется двоичной записью $n$ как двоичным вектором).
# Докажите "метод треугольника" построения полинома Жегалкина по таблице истинности.
# Булева функция $f(x_1, x_2, \ldots, x_n)$ называется форсируемой, если существует такое назначение $x_i=const$ , что для любых значений других переменных значение функции является константой. Например, $x_1 \wedge x_2$ является форсируемой, поскольку при $x_1 = 0$ значение функции равно 0 для любого значения $x_2$. Для каждой функции от двух переменных определите, является ли она форсируемой.
# Булева функция называется симметричной, если ее значение не меняется при любой перестановке ее переменных. Сколько существует симметричных функций от $n$ переменных?

Список заданий по ДМ 2015 осень

2015-09-25T04:48:34Z

194.85.160.133:

Список заданий по ТФЯ 2015

2015-09-22T12:32:53Z

194.85.160.133:

Список заданий по АСД 2к 2015 осень

2015-09-12T10:27:01Z

194.85.160.133:

Список заданий по ДМ 2015 осень

2015-09-12T10:23:10Z

194.85.160.133:

Список заданий по ДМ 2015 осень

2015-09-12T10:22:58Z

194.85.160.133:

Список заданий по ТФЯ 2015

2015-09-12T10:11:03Z

194.85.160.133:

Список заданий по АСД 2к 2015 осень

2015-09-05T18:27:26Z

194.85.160.133: Новая страница: «<wikitex> # Доказать, что если в ориентированном графе существует цикл, то в нем существует и ...»

Список заданий по ДМ 2015 осень

2015-09-04T08:58:48Z

194.85.160.133: Новая страница: «<wikitex> = Дискретная математика, 1 семестр = # Пусть $R$ и $S$ - рефлексивные отношения на $A$. Буд...»

Список заданий по ДМ-сем2

2015-06-01T10:09:16Z

194.85.160.133:

<wikitex>
= Дискретная математика, алгоритмы и структуры данных, 2 семестр =
# Постройте массив, в котором сортировка выбором делает максимальное число обменов
# Предложите алгоритм, который вычисляет число обменов, которое делает сортировка выбором, за $O(n \log n)$.
# Найдите минимальное число сравнений для сортировки 4 элементов
# Найдите минимальное число сравнений для сортировки 5 элементов
# Постройте массив, в котором сортировка слиянием делает максимальное число сравнений элементов
# Укажите способ посчитать число массивов, в которых сортировка слиянием делает максимальное число сравнений элементов
# Предложите алгоритм слияния массива, состоящего из двух последовательно расположенных отсортированных фрагментов за $O(n)$ с использованием $O(\sqrt{n})$ дополнительной памяти
# Предложите алгоритм слияния массива, состоящего из двух последовательно расположенных отсортированных фрагментов за $O(n)$ с использованием $O(1)$ дополнительной памяти
# Укажите способ для алгоритма QSort с выбором среднего элемента в качестве элемента построить массив, на котором происходит максимальное число сравнений элементов
# Укажите способ для любого детерминированного алгоритма выбора разделяющего элемента построить массив, на котором алгоритм QSort работает за $\Omega(n^2)$
# Докажите, что с использованием только сравнений элементов нельзя выяснить, есть ли в массиве два одинаковых элемента быстрее, чем за $\Omega(n \log n)$
# Предложите алгоритм сортировки циклических сдвигов заданного массива с $n$ элементами, каждый из которых от 1 до $n$, за $O(n^2)$. Циклические сдвиги представлять единственным числом: номером первого элемента в исходном массиве.
# Предложите алгоритм сортировки циклических сдвигов заданного массива с $n$ элементами, каждый из которых от 1 до $n$, за $O(n \log n)$. Циклические сдвиги представлять единственным числом: номером первого элемента в исходном массиве. Указание: зная порядок на подстроках длины $L$ порядок на подстроках длины $2L$ можно восстановить за $O(n)$.
# Пусть известно, что массив длины $n$ из чисел от 1 до $n$ получен с помощью генератора случайных чисел, каждое число независимо получено с помощью равномерного распределения. Предложите модификацию алгоритма сортировки подсчетом, который сортирует данный массив за $O(n)$ используя лишь $O(\sqrt{n})$ дополнительной памяти (обе оценки должны выполняться в среднем).
# Задан массив, полученный циклическим сдвигом из отсортированного по возрастанию. Все элементы массива различны. Требуется за $O(\log n)$ найти в нем заданный элемент.
# Задан массив, полученный приписыванием одного отсортированного по возрастанию массива в конец другому отсортированному по возрастанию. Все элементы массива различны. Требуется за $O(\log n)$ найти в нем заданный элемент.
# Задан массив, полученный приписыванием отсортированного по убыванию массива в конец отсортированному по возрастанию. Все элементы массива различны. Требуется за $O(\log n)$ найти в нем заданный элемент.
# Задан массив, полученный приписыванием отсортированного по убыванию массива в конец отсортированному по возрастанию и затем циклическим сдвигом получившегося массива. Все элементы массива различны. Требуется за $O(\log n)$ найти в нем заданный элемент.
# Пусть выполняется целочисленный двоичный поиск с начальными значениями L = 0, R = $2^k$. Преложите алгоритм определения за $O(1)$ по заданным значениям L и R, могут ли они возникнуть в процессе двоичного поиска.
# Пусть выполняется целочисленный двоичный поиск с начальными значениями L = 0, R = $n$. Преложите алгоритм определения за $O(\log n)$ по заданным значениям L и R, могут ли они возникнуть в процессе двоичного поиска.
# Оцените число итераций, которые вещественный двоичный поиск с условием цикла "L != M and R != M" делает в худшем случае при начальной инициализации L = L0, R = R0, если числа L0 и R0 одного знака.
# Оцените число итераций, которые вещественный двоичный поиск с условием цикла "L != M and R != M" делает в худшем случае при начальной инициализации L = L0, R = R0, если числа L0 и R0 разных знаков, или одно из них равно 0.
# Предложите алгоритм определения глубины сортирующей сети за $O(k)$, где $k$ - число компараторов.
# Докажите или опровергните, что для любого заданного неотсортированного набора из 0 и 1 существует сеть компараторов, которая сортирует все наборы кроме заданного
# Докажите или опровергните, что для любой перестановки чисел от 1 до $n$ существует сеть компараторов, которая сортирует все перестановки, кроме заданной
# Постройте сортирующую сеть для 5 проводов с минимальным числом компараторов
# Предложите сортирующую сеть с $O(n \log^2 n)$ компараторов.
# Разберитесь в том, как устроена сортирующая сеть с $O(n \log n)$ компараторов и изложите это за 15 минут, чтобы общие идеи были ясны
# Докажите, что сортирующая сеть имеет глубину $\Omega(\log n)$
# Как найти $s$-й по величине элемент в куче при малых $s$?
# Предложите массив, который при превращении в кучу с помощью алгоритма за $O(n)$ требует выполнить максимальное число обменов.
# Предложите массив, из кучи в отсортированный массив требует выполнить максимальное число обменов.
# В массиве есть $k$ элементов, для которых нарушено условие кучи. Преваритите массив в кучу за $k \log n$ действий
# Докажите, что нельзя проверить, есть ли в куче два одинаковых элемента быстрее, чем за $\Omega(n \log n)$.
# Проанализировать саморасширяющийся массив, если расширение происходит в $A$ раз ($1 < A$)
# Проанализировать стек на саморасширяющемся массиве, если при полном заполнении происходит увеличение в 2 раза, а при заполнении менее чем на 1/4 - сужение в 2 раза с помощью метода потеницалов. Потенциал должен зависеть только от текущего состояния стека (размера выделенного массива и числа заполненных элементов) и не должен зависеть от истории операций.
# Проанализировать стек на саморасширяющемся массиве, если при полном заполнении происходит увеличение в A раз, а при заполнении менее чем на B - сужение в C раза
# Разработать вектор с добавлением/удалением с истинной стоимостью всех операций $O(\log n)$.
# Задан односвязный список, каждый элемент знает следующий после себя. При этом возможно, что на самом деле список зацикливается (один из элементов ссылается как на следующий на элемент, который уже встречался в списке перед ним). Требуется проверить, зацикливается ли заданный односвязный список за $O(n)$ с $O(1)$ дополнительной памяти
# В массиве есть элемент, который встречается хотя бы $n/2$ раз. Требуется найти его за $O(n)$ с $O(1)$ дополнительной памяти
# Использования памяти без инициализации. Задан массив $a[1..n]$. Требуется поддержать две операции: $set(i, x)$ и $get(i)$. Операция $set$ должна присваивать $i$-му элементу массива значение $x$. Операция $get$ должна возвращать последнее присвоенное $i$-му элементу значение, либо 0, если присвоения не было. При этом исходно массив заполнен произвольными данными. Разрешается завести $O(1)$ дополнительных массивов (также заполненных произвольным мусором) и реализовать все операции за истинное $O(1)$.
# Счетчик Кнута. Рассмотрим массив $a[0..n-1]$. Будем считать, что в каждом элементе может быть число 0, 1 или 2 и массив представляет собой число $a[0]+a[1]\cdot 2+a[2]\cdot 4 + \ldots + a[n-1]\cdot2^{n-1}$. Требуется реализовать операцию добавления $2^k$ к числу, представленному в массиве за истинное $O(1)$ и $O(n)$ дополнительной памяти.
# Реализуйте менеджер памяти, позволяющий выделять и возвращать блоки одинакого размера за $O(1)$ времени и $O(1)$ дополнительной памяти
# Предложите реализацию стека, которая дополнительно позволяет выполнить операцию "вернуть минимум значений в стеке"
# Стек с множественным извлечением. Добавим в стек операцию multipop(k), которая снимает вершины стека k элементов. Докажите, что амортизированная стоимость операции multipop равна $O(1)$. Сформулируйте окончательное доказательство с использованием метода потенциалов.
# Продемонстрируйте, как просимулировать очередь на двух стеках. Амортизированная стоимость операций push и pop должна быть $O(1)$.
# Предложите реализацию очереди, которая дополнительно позволяет выполнить операцию "вернуть минимум значений в очереди". Амортизированная стоимость всех операций должна быть $O(1)$.
# Можно ли реализовать два стека на очереди (ограничений на время выполнения операций нет)?
# В $d$-куче выполняется $m$ операций decreaseKey и $n$ операций extractMin. Какое оптимальное асимптотически $d$ следует выбрать?
# В $d$-куче выполняется $m$ операций decreaseKey и $n$ операций extractMin. Время выполнения decreaseKey - $C_1 \log n$, а extractMin - $C_2 d \log n$. Какое $d$ следует выбрать?
# Пусть подряд выполняется $n$ операций insert в пустую биномиальную кучу. Какое среднее время операции?
# Как можно модифицировать биномиальную кучу, чтобы insert выполнялось за истиное $O(1)$, а амортизированная стоимость остальных операций не поменялась?
# Тонкие кучи. Будем называть дерево "тонким", если оно может быть получено из биномиального удалением у некоторых вершин ребенка максимального ранга. Тонкой кучей называется коллекция тонких деревьев. Ограничений на число деревьев одного ранга нет. Разработайте операции merge и extractMin для тонких куч. Амортизированная стоимость операции extractMin должна быть $O(\log n)$. Амортизированная стоимость операции merge должна быть $O(1)$.
# Разработайте операцию decreaseKey для тонкой кучи. Докажите, что амортизированное время выполнения есть $O(1)$ (используйте потенциал $2M + T$, где $M$ - число вершин, у которых удалили ребенка)
# Докажите, что операция decreaseKey в тонкой куче из предыдущего задания выполняется за истиные $O(\log n)$
# Ускорение extractMin. Докажите, что в тонкой куче можно добиться истинного $O(\log n)$ на extractMin, если обрабатывать корневой список, сливая деревья разных рангов, как при extractMin каждый раз, когда в корневом списке становится хотя бы $2\log n$ элементов.
# Предложите алгоритм удаления из АВЛ-дерева.
# Предложите алгоритм добавления в красно-черное дерево
# Предложите алгоритм удаления из красно-черного дерева
# Статически оптимальное дерево поиска: пусть заданы ключи и известно для каждого ключа, сколько раз его потребуется искать: $p[i]$. Требуется построить дерево поиска, чтобы суммарное время доступа ко всем ключам было минимально.
# Предложите алгоритм слияния двух АВЛ-деревьев, при том, что в первом дереве все ключи меньше, чем во втором за $O(\log n)$
# Предложите алгоритм разделения АВЛ-дерева на два, где в первом дереве все ключи меньше или равны заданному $x$, а во втором - больше, за $O(\log n)$
# В АВЛ-дереве находятся вершины с ключами от 1 до $n$. Какие ключи могут быть в корне?
# В красно-черном дереве находятся вершины с ключами от 1 до $n$. Какие ключи могут быть в корне?
# Предложите реализацию АВЛ-дерева, в которой в каждом узле хранится $O(1)$ бит
# Перекошенное сбалансированное дерево. Дерево называется перекошенным сбалансированным, если у каждой вершины разность высоты левого и правого поддерева 0, 1 или 2. Предолжите реализацию операций вставки и удаления для перекошенного сбалансированного дерева.
# Мальчик Петя считает, что если в дереве поиска можно хранить несколько одинаковых ключей, то на пути от одного такого ключа до другого не может быть ключей с другим значением. Тогда можно легко найти все такие ключи. Прав ли он?
# Пусть заданы наборы ключей $(x_1, x_2, ..., x_n)$ и $(y_1, y_2, ..., y_n)$, где все $x$-ы и все $y$-и различны. Докажите, что существует единственное декартово дерево с набором ключей в вершинах $(x_i, y_i)$
# В условиях предыдущей задачи пусть $x_1 < x_2 < .. < x_n$, покажите как построить декартово дерево за $O(n)$
# Петя предлагает сделать гибрид декартового дерева и сплей-дерева: при доступе к ключу в декартовом дереве удалять его и добавлять заново с приоритетом меньше текущего минимального. Что у него получилось?
# Проведите анализ случай zig для сплей-дерева по аналогии с случаем zig-zag, рассмотренном на лекции
# Проведите анализ случай zig-zig для сплей-дерева по аналогии с случаем zig-zag, рассмотренном на лекции
# Статическая оптимальность сплей-дерева. Докажите, что если к ключам $1, ..., n$, сложенным в сплей-дерево выполняется m запросов, к $i$-му ключу осуществляется $k_i$ запросов, где $k_i > 0$, то суммарное время работы не превышает $O(m H(p_1, p_2, .., p_n))$, где $p_i = k_i / m$, $H$ - шенноновская энтропия
# Постройте пример сплей-дерева, содержащего не менее 6 вершин, которое после выполнения операции splay для одного из самых глубоких листьев становится бамбуком
# Постройте пример сплей-дерева, содержащего не менее 7 вершин, которое после выполнения операции splay для одного из самых глубоких листьев становится бамбуком
# Теорема о близких запросах в сплей-дереве. Пусть в сплей-дерево сложены ключи $1, ..., n$, зафиксируем один из ключей $f$, пусть выполняется $m$ запросов к ключам. Докажите, что суммарное время на запросы есть $O(n \log n + m + \sum(\log(|q_i - f| + 1)))$, где $q_i$ - $i$-й запрос
# Предложите реализацию insert в декартовом дереве.
# Предложите реализацию insert в декартовом дереве, использующую не более одного вызова split/merge.
# Предложите реализацию remove в декартовом дереве.
# Предложите реализацию remove в декартовом дереве, использующую не более одного вызова split/merge.
# Докажите оценку $O(\log n)$ для реализации СНМ со сжатием путей, но когда второе дерево всегда подвешивается на первое (а не обязательно меньшее на большее)
# Докажите оценку $O(\log^* n)$ для СНМ, если вместо рангов используется число вершин в поддереве (меньшее дерево подвешивается на большее)
# Решите задачу: найти во взвешеном дереве минимальный по весу путь, состоящий ровно из $k$ ребер
# Пусть в реализации СНМ с помощью леса корневых деревьев мы при объединении двух деревьев делаем корнем случайную из двух вершин. Приведите пример, где высота дерева в результате серии объединений будет $\Omega(n)$.
# Пусть в реализации СНМ с помощью леса корневых деревьев мы при объединении двух деревьев делаем корнем случайную из двух вершин. Сжатие путей не проводится. Докажите или опровергните, что в среднем время работы get будет $O(\log n)$.
# Докажите, что если при реализации СНМ с помощью леса корневых деревьев подвешивать одно дерево на другое произвольным образом, но не проводить сжатие путей, то среднее время работы get будет $O(\log n)$.
# Докажите, что если при реализации СНМ с помощью леса корневых деревьев подвешивать одно дерево на другое случайным образом и проводить сжатие путей, то среднее время работы get будет $O(\log^* n)$.
# Для каких $a$ определен $\log^*_a x$?
# Докажите, что если для $a$ и $b$ определен $\log^*_a x$ и $\log^*_b x$, то $\log^*_a x = O(\log^*_b x)$.
# Предложите решение задачи с помощью дерева отрезков (ДО). Задан массив $a[1..n]$. Поступают запросы: прибавить ко всем элементам с $L$ по $R$ заданное число, получить $i$-й элемент. Указание: не используйте групповые операции с модификаторами поддеревьев.
# Предложите решение задачи с помощью ДО. Задан массив $a[1..n]$. Поступают запросы: прибавить ко всем элементам с $L$ по $R$ заданное число, получить сумму отрезке.
# Предложите решение задачи с помощью ДО. Задан массив $a[1..n]$. Поступают запросы: прибавить ко всем элементам с $L$ по $R$ заданное число, получить произведение на отрезке.
# Предложите решение задачи с помощью ДО. Задан массив $a[1..n]$. Поступают запросы: изменить элемент, найти элемент с минимальным индексом, больший или равный заданного значения.
# Предложите решение задачи с помощью ДО. Задан массив $a[1..n]$. Поступают запросы: изменить элемент, найти на заданном отрезке элемент с минимальным индексом, больший или равный заданного значения.
# Предложите решение задачи с помощью ДО. Задан массив $a[1..n]$. Поступают запросы: прибавить значение к элементам на отрезке, найти элемент с минимальным индексом, больший или равный заданного значения.
# Предложите решение задачи с помощью ДО. Задан массив $a[1..n]$. Поступают запросы: найти $k$-й по величине элемент на отрезке с $i$-го по $j$-й. Время на запрос $O(\log^3 n)$. Заявляйте эту задачу только, если не умеете решать быстрее.
# Предложите решение задачи с помощью ДО. Задан массив $a[1..n]$. Поступают запросы: найти $k$-й по величине элемент на отрезке с $i$-го по $j$-й. Время на запрос $O(\log^2 n)$. Заявляйте эту задачу только, если не умеете решать быстрее.
# Предложите решение задачи с помощью ДО. Задан массив $a[1..n]$. Поступают запросы: найти $k$-й по величине элемент на отрезке с $i$-го по $j$-й. Время на запрос $O(\log n)$.
# Предложите решение задачи с помощью ДО и деревьев поиска. Задан массив $a[1..n]$. Поступают запросы: найти $k$-й по величине элемент на отрезке с $i$-го по $j$-й, изменить элемент
# Предложите решение задачи с помощью ДО. Задан массив $a[1..n]$. Поступают запросы: прибавить к всем элементам с $L$ по $R$ значение, к $i$-му значению прибавляется $ki+b$, где $k$ и $b$ - параметры запроса, получить сумму на отрезке
# Предложите решение задачи с помощью ДО. Задан массив $a[1..n]$. Поступают запросы: прибавить к всем элементам с $L$ по $R$ значение, к $i$-му значению прибавляется $ki+b$, где $k$ и $b$ - параметры запроса, получить минимум на отрезке
# В дереве отрезков любой отрезок можно разбить на $O(\log n)$ непересекающихся отрезков дерева. Предложите способ выделить $O(n \log n)$ отрезков в массиве индексов 1..$n$, чтобы любой отрезок можно было разбить на $O(1)$ (возможно пересекающихся) отрезков из выбранного множества
# На базе предыдущего задания решите задачу о минимуме на отрезке без изменения элементов за $O(1)$ на запрос и $O(n \log n)$ предподготовки.
# В дереве отрезков любой отрезок можно разбить на $O(\log n)$ непересекающихся отрезков дерева. Предложите способ выделить $O(n \log n)$ отрезков в массиве индексов 1..$n$, чтобы любой отрезок можно было разбить на $O(1)$ непересекающихся отрезков из выбранного множества
# Дано $n$ прямоугольников на плоскости со сторонами, параллельными осям координат. Требуется найти точку, покрытую максимальным числом прямоугольников за $O(n \log n)$.
# Дано $n$ прямоугольников на плоскости со сторонами, параллельными осям координат. Требуется найти площадь объединения прямоугольников за $O(n \log n)$.
# Дано $n$ прямоугольников на плоскости со сторонами, параллельными осям координат. Требуется найти периметр объединения прямоугольников за $O(n \log n)$.
# Дано $n$ точек на плоскости. Требуется найти наибольшую последовательность точек, в которой при переходе к следующей точке обе координаты строго возрастают, за $O(n \log n)$.
# Дано $n$ прямоугольников на плоскости со сторонами, параллельными осям координат, и $m$ точек. Требуется найти точку среди заданных, покрытую максимальным числом прямоугольников, за $O((n+m) \log (n+m))$.
# Дано $n$ прямоугольников на плоскости со сторонами, параллельными осям координат, и $m$ точек. Требуется найти прямоугольник среди заданных, содержащий максимальное число заданных точек, за $O((n+m) \log (n+m))$.
# Какой размер множества одинаковых равномерно распределенных от 1 до $n$ независимых случайных величин необходимо, чтобы вероятность того, что две из них принимают одинаковое значение, была хотя бы $1/2$? Сделайте вывод о вероятности коллизий в хеш-таблице с игнорированием коллизий.
# Пусть для хеширования строк используется полиномиальный хеш: $h(s) = (s[0]t^{n-1} + s[1]t^{n-2} + ... + s[n - 2]t + s[n-1]) \bmod 2^k$. Покажите, что в строке Туе-Морса есть много различных подстрок с одинаковым хеш-значением для любого $t$
# Пусть для хеширования строк используется полиномиальный хеш: $h(s) = (s[0]t^{n-1} + s[1]t^{n-2} + ... + s[n - 2]t + s[n-1]) \bmod r$. Предложите способ получения двух строк с одинаковым значением $h$ для заданных $t$ и $r$
# Пусть для хеширования строк используется полиномиальный хеш: $h(s) = (s[0]t^{n-1} + s[1]t^{n-2} + ... + s[n - 2]t + s[n-1]) \bmod r$. Покажите, что для достаточно большого $n$ существуют две различные строки длины $n$, которые отличаются в константном числе позиций, но имеющие одинаковое хеш-значение
# Предложите алгоритм удаления из хеш-таблицы с разрешением конфликтов с помощью открытой адресации, который не использует пометок "удалено", а действительно удаляет элемент из таблицы
# Пусть при хешировании используется разрешение конфликтов с открытой адресацией, размер хеш-пространства равено $cn$, где $n$ - число элементов. Оцените среднюю длину кластера (участка из подряд идущих занятых ячеек)
# Универсальное семейство $H$ хеш функций обладает свойством попарной независимости, если для любых двух злементов $x$ и $y$ и любых двух хеш-значений $a$ и $b$ вероятность того, что $h(x) = a$ и $h(x) = b$ есть $1/m^2 + o(1 / m^2)$ (вероятность берется по случайному выбору хеш-функции из множества $H$). Докажите, что приведенная на лекции конструкция семейства $H = \{ (ax + b) \bmod p \bmod m \}$ обладает этим свойством.
# Приведите пример универсального семейства хеш-функций для множества натуральных чисел, при вычислении хеш-функций в котором не используются операции деления и взятия по модулю. Достаточно $O(1/m)$-универсальности
# Оцените вероятность неудачи при добавлении элемента в хешировании кукушки.
# Докажите, что в хешировании кукушки добавление выполняется в среднем за $O(1)$.
# Оцените среднюю длину максимального списка при разрешении конфликтов в хешировании с помощью метода списков. Пусть для хеширования $n$ элементов используются $n$ списков.
# Докажите, что $\sum\limits_{i=0}^n h(i) = O(n)$.
# Предложите обобщение дерева Фенвика на многомерный запрос
# Пусть операция в дереве Фенвика некоммутативна. Предложите модификацию, которая позволит использовать дерево Фенвика, время на запрос обновления $O(\log^2 n)$.
# Встречное дерево Фенвика. Пусть у операции в дереве Фенвика нет обратного. Будем хранить два дерева $f[i]$ и $g[i]$, где $f[i]$ - обычное дерево Фенвика, а $g[i]$ - сумма элементов с $a[i + 1]$ до $a[i + 2^{h(i)}]$. Предложите алгоритм выполнения операций изменения элемента и получения статистики на отрезке в получившемся дереве.
# Предложите реализацию операции удаления ключа в дереве Ван Эмде Боаса.
# Предложите модификацию дерева Ван Эмде Боаса, где и минимум и максимум хранятся отдельно, но не в детях.
</wikitex>

Список заданий по ДМ-сем2

2015-05-11T12:14:12Z

194.85.160.133:

Список заданий по АСД сем2

2015-05-03T11:42:40Z

194.85.160.133:

<wikitex>
= Дискретная математика, алгоритмы и структуры данных, 4 семестр =

# Бордером строки называется строка, которая является одновременно ее префиксом и суффиксом. Периодом строки $s$ называется число $p$, такое что для всех допустимых $i$ выполнено $s[i+p]=s[i]$. Докажите, что если у строки длины $n$ есть border длины $k$, то у нее есть период $n - k$.
# Докажите, что если у строки есть периоды $p$ и $q$, причем $p + q \le n$, то $gcd(p, q)$ также является периодом этой строки.
# Что будет, если в предыдущем задании убрать условие $p + q \le n$?
# Строки Фибоначчи. Определим $F_0 = \varepsilon$, $F_1 = b$, $F_2 = a$, $F_n = F_{n-1} F_{n-2}$. Докажите, что существует $k$ такое, что для $n \ge k$ выполнено $F_n^2$ - префикс $F_{n+2}$.
# Докажите, что существует $k$ такое, что если $n \ge k$, то строка $F_n[1...|F_n|-2]$ - палиндром.
# Определим строку Туе-Морса: $T_n = t_0t_1t_2...t_{2^n - 1}$, где $t_i = 0$, если двоичная запись числа $i$ содержит четное число единиц, и $t_i = 1$ в противном случае. Доказать, что не существует двух равных как строки подстрок строки $T_n$, имеющих пересекающиеся вхождения в $T_n$
# Докажите, что для любого $u \ne \varepsilon$ и любого $n$ строка $u^3$ - не подстрока $T_n$
# Разработать алгоритм восстановления строки по префикс-функции. ($O(n)$ или $O(n \log n)$, алфавит неограничен)
# Разработать алгоритм восстановления строки по z-функции. ($O(n)$ или $O(n \log n)$, алфавит неограничен)
# Разработать алгоритм восстановления строки по z-функции. ($O(n)$ или $O(n \log n)$, алфавит двоичный)
# Вычислить $z$-функцию по префикс функции. ($O(n)$ или $O(n \log n)$, алфавит неограничен, не прибегать к промежуточному представлению в виде строки)
# Вычислить префикс функцию по $z$-функции. ($O(n)$ или $O(n \log n)$, алфавит неограничен, не прибегать к промежуточному представлению в виде строки)
# Как найти строку длины $m$ в строке длины $n$ с использованием z-функции и O(m) дополнительной памяти?
# Задана строка. Пусть $p_1[i]$ - максимальная длина палиндрома нечетной длины с центром в позиции $i$. $p_0[i]$ - аналогично для четной длины. Модифицировать алгоритм поиска $z$-функции для построения $p_0$ и $p_1$.
# Дана строка $s$. Посчитать матрицу $A: ||a_{ij}|| = LCP(s[i .. n-1], s[j .. n-1])$; $i,j \ge 0$ за $O(|s|^2)$. (LCP - наибольший общий префикс двух строк)
# Докажите, что в конечном автомате для поиска подстроки в строке длины $n$ лишь $O(n)$ ребер ведут не в начальное состояние. Как это помогает сэкономить память?
# Алгоритм Саймона. Используя результат предыдущего задания, предложите алгоритм построения автомата за $O(n)$ (без множителя, зависящего от размера алфавита).
# Дана строка $s$. Посчитать число строк длины $L$, содержащих $s$ как подстроку. Время работы должно быть полиномом от длины $s$, и $L$.
# Дана строка $s$. Посчитать число строк длины $L$, содержащих $s$ как подстроку (по заданному модулю). Время работы должно быть полиномом от длины $s$, и $\log L$.
# Дана строка $s$. Посчитать число строк длины $l$, содержащих не менее $k$ вхождений $s$.
# Дана строка $s$. Посчитать число строк длины $l$, содержащих не менее $k$ непересекающихся вхождений $s$.
# Это и следующее задание доказывают линейность алгоритма Апостолико-Джанкарло. Будем обозначать закешированные значения наибольшего суффикса образца, который заканчивается в i-й позиции текста как suf[i]. Будем называть отрезок текста [i-suf[i]+1 - i] покрытым. Докажите, что любые два покрытых отрезка в процессе работы алгоритма либо вложены, либо не пересекаются.
# Используя результат предыдещего задания, докажите, что алгоритм Апостолико-Джанкарло работает линейное время.
# Докажите, что если строки s и t таковы, что st=ts, то найдется такая строка p, что $s=p^i$ и $t=p^j$ для некоторых i и j.
# Модифицировать алгоритм Ахо-Корасик так, чтобы не хранить все переходы, а только исходный бор и суффиксные ссылки, и время работы осталось прежним.
# Найти первые вхождения каждого из образцов в тексте за время O(длина текста + постр. автомата).
# Дано 2 бора A и B. Для всех вершин $u$ в $A$ найти самую глубокую вершину $v$ в $B$, соответствующую суффиксу $u$ (префикс-функция бора в боре). $O(|A| + |B|)$
# Дан набор образцов $\{p_i\}$. Определить, существует ли бесконечная вправо строка $t$, не содержащая $p_i$ как подстроки.
# Дан набор образцов $\{p_i\}$. Определить, существует ли бесконечная в две стороны строка $t$, не содержащая $p_i$ как подстроки.
# Дан набор образцов $\{p_i\}$. Посчитать число строк длины $l$, содержащих хотя бы одну из $p_i$ как подстроку. $O(\sum |p_i|\cdot l\cdot \sigma)$. ($\sigma$ - размер алфавита)
# Дано взвешенное дерево. Научиться отвечать на запросы "максимальное ребро на пути из $u$ в $v$" Для решения задачи модифицировать метод двоичного подъема ($O(n\log n)$ - предобработка, $O(\log n)$ - ответ на запрос).
# Дано взвешенное дерево. Научиться отвечать на запросы "вес пути из $u$ в $v$". После предобработки за $O(n)$ ответ на запрос за $O(1)$.
# Дано взвешенное дерево. Разбить вершины его на множество путей (каждая вершина принадлежит ровно одному пути), чтобы путь от любой вершины до любой переходил с одного пути на другой не более $O(\log n)$ раз.
# Дано взвешенное дерево. Уметь отвечать на запросы "минимальное ребро на пути из $u$ в $v$" и "изменить весь ребра $uv$" за полином от логарифма.
# Дано взвешенное дерево. Уметь отвечать на запросы "сумма ребер на пути из $u$ в $v$" и "изменить весь ребра $uv$" за $O(\log n)$.
# Дан массив $a$. Посчитать массив $RMQ[i][j] = min(a[i] ... a[j])$ за $O(n^2)$.
# Модифицировать алгоритм Фараха-Колтона-Бендера, чтобы массив precalc занимал только $O(d)$ памяти для каждой маски.
# Свести задачу RMQ к задаче LCA линейного размера (указание: использовать декартово дерево)
# Можно ли свести задачу RMQ к задаче RMQ$\pm 1$ так, чтобы размер получившегося массива был равен $n+C$, где $n$ - длина исходного массива, а $C$ - константа?
# Докажите, что число различных как строки подстрок $s$ равно $n(n + 1) / 2$ - sum(lcp[i]).
# Найти самую длинную строку $p$, такую, что она входит в строку $t$ дважды и не пересекаясь. Решение должно работать за $SA + O(n)$, где $SA$ - время построения суффиксного массива.
# Использовать суффиксный массив для нахождения такой строки $p$, что $|p| \times $(число вхождений $p$ в $t$) было максимальным за $SA + O(n)$
# Пусть в алфавите есть ровно два символа. Построить такую строку $s$, что её суффиксный массив совпадает с данным, за $O(n)$.
# Пусть $B(S)$ - множество бордеров $S$. Найти за $SA + O(n)$ сумму $\sum\limits_{i = 1}^{n} \sum\limits_{j = i}^{n} B(S[i..j])$.
# Найти строку над алфавитом $\{0, 1\}$, в которой $\Omega(n^2)$ различных как строки подстрок.
# Строка $s$ называется ветвящейся вправо в $t$, если существуют символы $c$ и $d$, такие что $c \ne d$ : $sc$ и $sd$ - подстроки $t$. Аналогично, ветвящаяся влево, если $cs$ и $ds$ - подстроки $t$. Найти самую длинную ветвящуюся влево и вправо подстроку $t$ за $SA + O(n)$.
# Найти количество ветвящихся влево и вправо строк для строки $t$. Считать только разные строки.
# Строка $s$ называется максимальным повтором в $t$, если 1) $s$ входит в $t$ не менее двух раз; 2) если $r$ входит в $t$ не менее двух раз, то $s$ - не является собственной подстрокой $r$. Доказать или опровергнуть, что все максимальные повторы равны по длине.
# Найти все максимальные повторы за $O(SA + n + ans)$.
# Петя забыл про спуск по счетчику в алгоритме Укконена. Привести пример строки, на которой полученный алгоритм будет работать дольше чем за $O(n)$.
# Привести пример, когда в алгоритме Укконена в одной итерации спуск происходит по $\Omega(n)$ реберам.
# Построить суффиксный массив по суффиксному дереву за $O(n)$.
# Построить суффиксное дерево по суффиксному массиву за $O(n)$.
# Определить число различных подстрок в строке с помощью суффиксного дерева за $ST + O(n)$. ($ST$ - время построения суффиксного дерева, суффиксный массив не использовать)
# Использовать суффиксный массив для нахождения такой строки $p$, что $|p| \times $(число вхождений $p$ в $t$) было максимальным за $ST + O(n)$
# Найти максимальную подстроку в строке, имеющую два непересекающихся вхождения за $ST + O(n)$.
# Найти строку максимальной длины, ветвящаяся влево и вправо за $ST + O(n)$.
# Найти подпалиндром максимальной длины за ST + O(n).
# Алгоритм Хьюи. Дано дерево, вершины которого раскрашенны в цвета, то есть задано отображение $col: V \to \{1..k\}$. С помощью LCA найти $dc: V \to \{1..k\}$, где $dc(u)$ - число различных цветов в поддереве с корнем в вершине $u$. Время работы - $O(DCU)$.
# Используя результат предыдущей задачи, найти наибольшую общую подстроку $k$ строк за $O(n + DSU)$.
# Найти наибольший общий подпалиндром за $ST + O(DSU)$.
# Найти наибольший максимальный повтор за $ST + O(n)$.
# Матроид с выкинутым элементом. Пусть $M$ - матроид. Обозначим как $M\setminus x$ матроид, где из носителя выкинут элемент $x$. Множества, не содержавшие $x$, остаются независимыми. Формально, если $M = \langle X, I\rangle$, то $M\setminus x = \langle X \setminus x, \{A | A \in I, x \not\in A\}\rangle$. Докажите, что для любых $M$ и $x$ получившаяся конструкция $M\setminus x$ является матроидом.
# Матроид, стянутый по элементу. Пусть $M$ - матроид. Обозначим как $M/x$ матроид, где из носителя выкинут элемент $x$. Независимыми объявляются множества, которые ранее содержали $x$, после удаления из них этого элемента. Формально, если $M = \langle X, I\rangle$, то $M/x = \langle X \setminus x, \{A \setminus x | A \in I, x \in A\}\rangle$. Докажите, что для любых $M$ и $x$, таких что $\{x\}\in I$ получившаяся конструкция $M/x$ является матроидом.
# Прямая сумма матроидов. Пусть $M_1 = \langle X_1, I_1\rangle$ и $M_2=\langle X_2, I_2\rangle$ - матроиды с непересекающимися носителями ($X_1 \cap X_2 = \varnothing$). Обозначим как $M_1+M_2$ следующую конструкцию: $M_1 + M_2 = \langle X_1 \cup X_2, I = \{A \cup B|A \in I_1, B \in I_2\}$. Докажите, что сумма матроидов является матроидом.
# Разноцветные множества. Пусть $X$ - множество элементов, каждый из которых раскрашен в некоторый цвет. Будем называть независимыми множества, в которых все элементы разного цвета. Докажите, что эта конструкция является матроидом. Используйте определение матроида.
# Представьте конструкцию из предыдущего примера в виде прямой суммы универсальных матроидов.
# Является ли алгоритм Прима вариантом алгоритма Радо-Эдмондса?
# Является ли венгерский алгоритм вариантом алгоритма Радо-Эдмондса?
# Образуют ли паросочетания в двудольном графе семейство независимых множеств некоторого матроида?
# Рассмотрим кратчайшие пути из $s$ в $t$ в неориентированном невзвешенном графе. Назовем множество ребер независимым, если оно лежит на некотором кратчайшем пути. Образует ли эта конструкция семейство независимых множеств некоторого матроида?
# Аксиома баз. Докажите, что если $B_1$ и $B_2$ - базы матроида, то для любого $x \in B_1 \setminus B_2$ найдется $y \in B_2 \setminus B_1$, такой что $B_1 \setminus x \cup y$ тоже база.
# Обратная аксиома баз. Докажите, что если $B_1$ и $B_2$ - базы матроида, то для любого $y \in B_2 \setminus B_1$ найдется $x \in B_1 \setminus B_2$, такой что $B_1 \setminus x \cup y$ тоже база.
# Двойственный матроид. Пусть $M = \langle X, I \rangle$ - матроид. Обозначим как $M^*$ следующую констркуцию: $M^* = \langle X, \{A | \exists B $ - база $M, A \cap B = \varnothing\}\rangle$. Докажите, что $M^*$ является матроидом.
# Урезанный матроид. Пусть $M = \langle X, I \rangle$ - матроид. Обозначим как $M|_k$ следующую констркуцию: $M|_k = \langle X, \{A | A \in I, |A| \le k \}\rangle$. Докажите, что $M|_k$ является матроидом.
# Докажите теорему об аксиоматизации циклами.
# Докажите теорему о рангах.
# Докажите теорему об аксиоматизации рангами.
# Докажите теорему о замыкании.
# Докажите теорему об аксиоматизации замыканиями.
# Будем называть предматроидом пару $\langle X, I \rangle$, для которой выполнены аксимомы нетривиальности ($\varnothing \in I$) и наследования независимости ($A \subset B$, $B \in I$, тогда $A \in I$). Пусть в предматроиде для любой весовой функции верно работает жадный алгоритм Радо-Эдмондса. Докажите, что такой предматроид является матроидом.
# Будем называть два элемента $x$ и $y$ матроида параллельными, если пара $\{x, y\}$ образует цикл. Докажите, что если $A$ независимо $x \in A$, а $x$ и $y$ параллельны, то $A\setminus x\cup y$ также независимо.
# Рассмотрим носитель некоторого матроида, упорядочим произвольным образом его элементы: $X = \{x_1, x_2, \ldots, x_n\}$. Пусть $Y = \left\{x_k \,|\, rank(\{x_1, \ldots, x_{k-1}, x_k\}) > rank(\{x_1, \ldots, x_{k-1}\})\right\}$. Докажите, что $Y$ независимо.
# Какие универсальные матроиды являются матричными?
# Докажите, что матроид Вамоса не является представимым ни над каким полем.
# Докажите, что двойственный к матричному матроид является матричным. Как устроена его матрица?
# Когда двойственный к графовому матроид является графовым?
# Докажите лемму о паросочетании в графе замен (формулировка тут: [http://neerc.ifmo.ru/wiki/index.php?title=%D0%9B%D0%B5%D0%BC%D0%BC%D0%B0_%D0%BE_%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B8_%D0%B2_%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B5_%D0%B7%D0%B0%D0%BC%D0%B5%D0%BD], доказательство неправильное - неверный индукционный переход)
# Рассмотрим два матроида $M_1$ и $M_2$. Как связаны максимальное независимое множество пересечения $M_1 \cap M_2$ и база $M_1 \cup M_2^*$? ($M_2^*$ - матроид, двойственный $M_2$)
# Докажите теорему Радо: пусть $M$ - матроид с ранговой функцией $r$, $X = X_1 \cup X_2 \cup ...\cup X_k$, причем все $X_i$ попарно не пересекаются. Будем называть независимой системой представителей независимое множество $A$, такое что $|A \cap X_i| \le 1$. Пусть $A_{max}$ - максимальная по мощности независимая система представителей. Тогда $|A_{max}|=\min_{Z\subset \{1,..,k\}}(r(\cup_{i\in Z} X_i)+k-|Z|)$.
# Предложите алгоритм построения максимальной независимой системы представителей.
# Докажите, что длина кратчайшего пути из $S$ в $T$ в алгоритме построения базы пересечения матроидов не убывает.
# Докажите, что число различных длин кратчайшего пути из $S$ в $T$, которые встречаются в алгоритме построения базы пересечения матроидов, есть $O(\sqrt n)$.
# Докажите, что сумма длин кратчайших пути из $S$ в $T$, которые встречаются в алгоритме построения базы пересечения матроидов, есть $O(n \log n)$.
# Игра Шеннона. Рассмотрим игру на связном графе с множеством ребер $E$. Играют два игрока, cut и link, первым ходит cut. Игроки по очереди добавляют себе ребра, не использованные на предыдущих ходах. В конце игры link выигрывает, если по его ребрам можно дойти от любой вершины до любой. Докажите, что link выигрывает при оптимальной игре, если и только если в графе существует два непересекающихся остовных дерева.
# Игра Шеннона на произвольном матроиде. Рассмотрим игру на матроиде $M$. Играют два игрока, cut и link, первым ходит cut. Игроки по очереди выбирают себе элементы носителя, не использованные на предыдущих ходах. В конце игры link выигрывает, если его множество содержит базу матроида. Докажите, что link выигрывает при оптимальной игре, если и только если в графе существует две непересекающихся базы.
# Пусть $M$ - невырожденная квадратная матрица над вещественными числами. Докажите, что для любого множества строк $R$ найдется множество столбцов той же мощности $C$, что миноры $R\times C$ и $\overline{R}\times \overline{C}$ - ненулевые (как $\overline T$ обозначено множество строк/столбцов, не входящих в $T$).
# Задан двудольный граф, каждая вершина имеет вес. Требуется выбрать паросочетание, чтобы суммарный вес покрытых вершин был максимален. Решите эту задачу, не используя сведение к обычной задаче о назначениях.
</wikitex>

Список заданий по АСД сем2

2015-05-03T11:28:32Z

194.85.160.133:

Список заданий по ДМ-сем2

2015-05-03T11:09:52Z

194.85.160.133:

Список заданий по ДМ-сем2

2015-04-27T09:26:26Z

194.85.160.133:

Список заданий по АСД сем2

2015-04-27T09:22:59Z

194.85.160.133:

Список заданий по ДМ

2014-12-14T21:05:22Z

194.85.160.133:

<wikitex>
= Дискретная математика, алгоритмы и структуры данных, 1 семестр =

# Пусть $R$ и $S$ - рефлексивные отношения на $A$. Будет ли рефлексивным их а) объединение? б) пересечение? В этом и следующих заданиях, если ответ отрицательный, при демонстрации контрпримера удобно использовать представление отношения в виде ориентированного графа.
# Пусть $R$ и $S$ - симметричные отношения на $A$. Будет ли симметричным их а) объединение? б) пересечение?
# Пусть $R$ и $S$ - транзитивные отношения на $A$. Будет ли транзитивным их а) объединение? б) пересечение?
# Пусть $R$ и $S$ - антисимметричные отношения на $A$. Будет ли антисимметричным их а) объединение? б) пересечение?
# Определим $R^{-1}$ следующим образом: если $xRy$, то $yR^{-1}x$. Выполнено ли соотношение $RR^{-1} = I$, где $I$ - отношение равенства? Выполнен ли закон сложения степенией $R^iR^j=R^{i+j}$, если $i$ и $j$ разного знака?
# Пусть $R$ обладает свойством $X$. Будет ли обладать свойством $X$ отношение $R^{-1}$? Следует проанализировать $X$ - рефлексивность, антирефлексивность, симметричность, антисимметричность, транзитивность
# Пусть $R$ и $S$ - транзитивные отношения на $A$. Будет ли транзитивным их композиция?
# Пусть $R$ и $S$ - антисимметричные отношения на A. Будет ли антисимметричным их композиция?
# Постройте пример рефлексивного, симметричного, но не транзитивного отношения
# Постройте пример рефлексивного, антисимметричного, но не транзитивного отношения
# Пусть $R$ - отношение на $A$. Рассмотрим $Tr(R)$ - пересечение всех транзитивных отношений на $A$, содержащих $R$. Докажите, что $Tr(R) = R^{+}$.
# Пусть $R$ - транзитивное антисимметричное отношение. Предложите способ за полиномиальное время построить минимальное отношение $S$, такое что $S^+ = R$.
# Является ли отношение $R$, такое что $(a, b) R (c, d)$, если $ad = bc$ на ${\mathbb Z}^+ \times {\mathbb N}$ отношением эквивалентности?
# В каком случае транзитивное замыкание отношения будет отношением эквивалентности?
# В каком случае транзитивное замыкание отношения будет отношением частичного порядка?
# Выразите в явном виде "и", "или" и "не" через стрелку Пирса
# Выразите в явном виде "и", "или" и "не" через штрих Шеффера
# Является ли пара $\{x\to y, \neg x\}$ базисом?
# Является ли набор $\{x \to y, \langle xyz\rangle, \neg x\}$ базисом?
# Является ли набор $\{{\mathbf 0}, \langle xyz \rangle, \neg x\}$ базисом?
# Можно ли выразить "и" через "или"?
# Выразите медиану 5 через медиану 3
# Выразите медиану $2n+1$ через медиану 3
# Докажите, что любую монотонную самодвойственую функцию можно выразить через медиану
# Докажите, что любую функцию, кроме тождественной единицы, можно записать в [http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D1%8A%D1%8E%D0%BD%D0%BA%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BD%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0 СКНФ]
# Докажите, что любую функцию от $n$ переменных можно представить с использованием стрелки Пирса формулой, длиной не больше чем $2^n\cdot poly(n)$, где $poly(n)$ - полином, общий для всех функций
# Булева функция называется пороговой, если $f(x_1, x_2, \ldots, x_n) = 1$ тогда и только тогда, когда $a_1x_1+a_2x_2+\ldots+a_nx_n \ge b$, где $a_i$ и $b$ - вещественные числа. Докажите, что "и" и "или" - пороговые функции.
# Приведите пример непороговой функции
# Рассмотрим булеву функцию $f$. Обозначим как $N(f)$ число наборов аргументов, на которых $f$ равна 1. Например, $N(\vee) = 3$. Обозначим как $\Sigma(f)$ сумму всех наборов аргументов, на которых $f$ равна 1 как векторов. Например, $\Sigma(\vee) = (2, 2)$. Докажите, что если для пороговой функции $f$ и функции $g$ выполнено $N(f) = N(g)$ и $\Sigma(f) = \Sigma(g)$, то $f = g$
# Сколько существует самодвойственных функций от $n$ переменных?
# Приведите пример функции, которая лежит во всех пяти классах Поста.
# Приведите пример функции, которая лежит во всех пяти классах Поста и существенно зависит хотя бы от трех переменных.
# Говорят, что формула имеет вид 2-КНФ, если она имеет вид $(t_{11}\vee t_{12})\wedge(t_{21}\vee t_{22})\wedge\ldots$, где $t_{ij}$ представляет собой либо переменную, либо ее отрицание (в каждом дизъюнкте ровно два терма). Предложите полиномиальный алгоритм проверки, что формула, заданная в 2-КНФ имеет набор значений переменных, на которых она имеет значение 1.
# КНФ называется КНФ Хорна, если в каждом дизъюнкте не более одной переменной находится без отрицания. Пример: $x\wedge(x \vee \neg y \vee \neg z) \wedge (\neg x \vee \neg t)$. Предложите полиномиальный алгоритм проверки, что формула, заданная в форме КНФ Хорна имеет набор аргументов, на котором она равна 1.
# Докажите, что если булеву функцию $f$ можно задать в форме Крома (в виде 2-КНФ), то выполнено следствие: $f(x_1, ..., x_n) = f(y_1, ..., y_n) = f(z_1, ..., z_n) = 1$ $\Rightarrow f(\langle x_1, y_1, z_1\rangle, ..., \langle x_n, y_n, z_n \rangle) = 1$
# Докажите, что если выполнено следствие: $f(x_1, ..., x_n) = f(y_1, ..., y_n) = f(z_1, ..., z_n) = 1$ $\Rightarrow f(\langle x_1, y_1, z_1\rangle, ..., \langle x_n, y_n, z_n \rangle) = 1$, то булеву функцию $f$ можно задать в форме Крома.
# Докажите, что если булеву функцию $f$ можно задать в форме Хорна, то выполнено следствие: $f(x_1, ..., x_n) = f(y_1, ..., y_n) = 1 \Rightarrow f(x_1\wedge y_1, ..., x_n \wedge y_n) = 1$
# Докажите, что если выполнено следствие: $f(x_1, ..., x_n) = f(y_1, ..., y_n) = 1 \Rightarrow f(x_1\wedge y_1, ..., x_n \wedge y_n) = 1$, то булеву функцию $f$ можно задать в форме Хорна
# Постройте схему из функциональных элементов для операции медиана трех над базисом $\{ \vee, \wedge, \neg\}$. Постарайтесь использовать минимальное число элементов.
# Постройте схему из функциональных элементов для операции $x \oplus y \oplus z$ над базисом $\{ \vee, \wedge, \neg\}$. Постарайтесь использовать минимальное число элементов.
# Предложите способ построить схему для функции $x_1 \oplus ... \oplus x_n$ над базисом $\{ \vee, \wedge, \neg\}$ с линейным числом элементов.
# Докажите, что не существует схем константной глубины для функций $x_1 \vee ... \vee x_n$, $x_1 \wedge ... \wedge x_n$.
# Докажите, что не существует схем константной глубины для функций $x_1 \oplus ... \oplus x_n$.
# Докажите, что не существует схемы константной глубины для сложения.
# Постройте схему из функциональных элементов с тремя входами: $x, y, z$ и одним выходом. Значение на выходе равно $x$, если $z=0$ и $y$, если $z=1$. Используйте базис из всех не более чем бинарных функций.
# Мультиплексор - функциональная схема с $n = 2^k + k$ и одним выходом. Обозначим первые $2^k$ входов как $x_0, x_1, \ldots, x_{2^k-1}$, а оставшиеся $k$ как $y_0, y_1, \ldots, y_{k-1}$. Выход мультиплексора равен $x_i$, где $i$ --- число, двоичное представление которого подано на входы $y_0, y_1, \ldots, y_{k-1}$. Постройте схему линейного от $n$ размера для мультиплексора.
# Дешифратор - функциональная схема с $k + 1$ входом и $n = 2^k$ выходами. Обозначим первые $k$ входов как $y_0, y_1, \ldots, y_{k-1}$, а последний как $z$. Обозначим выходы дешифратора как $x_0, x_1, \ldots, x_{2^k-1}$. Значение на выходах дешифратора 0 на всех выходах, кроме $x_i$, где $i$ --- число, двоичное представление которого подано на входы $y_0, y_1, \ldots, y_{k-1}$, а на выходе $x_i$ равно значению $z$. Постройте схему линейного размера для дешифратора.
# Докажите, что для функции "большинство из $2n+1$" существует схема из функциональных элементов глубины $O(\log n)$
# На одном китайском заводе в матричном умножителе случайно использовали элементы "или" вместо "и". Можно ли из получившихся значений получить произведение исходных чисел (доступа к входам нет, есть только доступ к $n\times 2n$ выходам матричного псевдоумножителя).
# Докажите, что любую булеву функцию от $n$ аргументов можно представить схемой из функциональных элементов, содержащей $O(2^n)$ элементов.
# Докажите, что любую булеву функцию от $n$ аргументов можно представить схемой из функциональных элементов, содержащей $O(2^n/n)$ элементов.
# Контактной схемой называется ориентированный ациклический граф, на каждом ребре которого написана переменная или ее отрицание (ребра в контактных схемах называют ''контактами'', а вершины - ''полюсами''). Зафиксируем некоторые значения переменным. Тогда ''замкнутыми'' называются ребра, на которых записана 1, ребра, на которых записан 0, называются ''разомкнутыми''. Зафиксируем две вершины $u$ и $v$. Тогда контактная схема вычисляет некоторую функцию $f$ между вершинами $u$ и $v$, равную 1 на тех наборах переменных, на которых между $u$ и $v$ есть путь по замкнутым ребрам. Постройте контактные схемы для функций "и", "или" и "не".
# Постройте контактную схему для функции "xor".
# Постройте контактную схему для функции медиана трех.
# Докажите, что любую булеву функцию можно представить контактной схемой.
# Постройте контактную схему "xor от $n$ переменных", содержащую $O(n)$ ребер.
# Постройте контактную схему "большинство из $2n+1$ переменных", содержащую $O(n)$ ребер.
# Постройте контактную схему, в которой для каждого из $2^n$ наборов конъюнкций переменных и их отрицаний есть пара вершин, между которыми реализуется эта конъюнкция, используя $O(2^n)$ ребер.
# Докажите, что любую булеву функцию можно представить контактной схемой, содержащей $O(2^n)$ ребер.
# Как выглядит дерево Хаффмана для частот символов $1, 2, ..., 2^{n-1}$ (степени двойки) ?
# Как выглядит дерево Хаффмана для частот символов $1, 1, 2, 3, ..., F_{n-1}$ (числа Фибоначчи)?
# Докажите, что если размер алфавита - степень двойки и частоты никаких двух символов не отличаются в 2 или более раз, то код Хаффмана не лучше кода постоянной длины
# Модифицируйте алгоритм Хаффмана, чтобы строить $k$-ичные префиксные коды
# Укажите, как построить дерево Хаффмана за линейное время, если символы уже отсортированы по частоте
# Предложите алгоритм построения оптимального кода среди префиксных кодов с длиной кодового слова не более L бит
# Предложите алгоритм построения оптимального кода среди префиксных кодов, для которых коды символов упорядочены лексикографически
# Предложите способ хранения информации об оптимальном префиксном коде для n-символьного алфавита, использующий не более $2n - 1 + n \lceil\log_2(n)\rceil$ бит ($\lceil x\rceil$ - округление $x$ вверх)
# Можно ли разработать алгоритм, который сжимает любой файл не короче заданной величины $N$ хотя бы на 1 бит?
# Приведите пример однозначно декодируемого кода оптимальной длины, который не является ни префиксным, ни развернутым префиксным
# Для каких префиксных кодов существует строка, для которой он является кодом Хаффмана? Предложите алгоритм построения такой строки.
# Пусть заданы пары $(u_i, v_i)$. Предложите алгоритм проверки, что существует код Хаффмана для некоторой строки, в котором $i$-е кодовое слово содержит $u_i$ нулей и $v_i$ единиц.
# Докажите, что если в коде Хаффмана для некоторой строки $i$-е кодовое слово содержит $u_i$ нулей и $v_i$ единиц, то для многочлена от двух переменных $f(x, y) = \sum_{i=1}^n x^{u_i}y^{v_i}$ выполнено $f(x, y) - 1 = (x + y - 1) g(x, y)$ для некоторого многочлена $g(x, y)$.
# Разработайте алгоритм кодирования Move To Front строки длиной $n$ за $O(n \log n)$
# Докажите, что при оптимальном кодирование с помощью LZ77 не выгодно делать повтор блока, который можно увеличить вправо
# Верно ли утверждение из предыдущего задания при кодировании с помощью L78?
# Разработайте алгоритм оптимального кодирования текста с помощью LZ77, если на символ уходит $c$ бит, а на блок повтора $d$ бит
# Предложите семейство строк $S_1, S_2, \ldots, S_n, \ldots$, где $S_i$ имеет длину $i$, таких, что при их кодировании с помощью LZW длина строки увеличивается. Начальный алфавит $\{0, 1\}$.
# Разработайте алгоритм обратного преобразования Барроуза-Уиллера
# Разработайте алгоритм обратного преобразования Барроуза-Уиллера за $O(n)$
# Докажите, что для любого $c > 1$ существует распределение частот $p_1, p_2, .., p_n$, что арифметическое кодирование в $c$ раз лучше Хаффмана
# При арифметическом кодировании можно учитывать, что с учетом уже потраченных символов соотношения символов становятся другими и отрезок надо делить в другой пропорции. Всегда ли кодирование с таким уточнением лучше классического арифметического кодирования?
# При арифметическом кодировании трудным моментом является деление отрезка в пропорциях, не являющихся степенями двойки. Рассмотрим модификацию арифметического кодирования, когда соотношения между символами приближаются дробями со знаменателями - степенями двойки. Что можно сказать про получившийся алгоритм?
# Разработайте оптимальный код исправляющий одну ошибку при пересылке 2 битов
# Разработайте оптимальный код исправляющий одну ошибку при пересылке 3 битов
# Разработайте код, исправляющий две ошибки, использующий асимптотически не более $2n$ бит для кодирования $2^n$ символьного алфавита (для $n > n_0$)
# Перечисление всех $2^n$ двоичных векторов длины $n$ называется кодом Грея, если в нем не повторяются никакие два вектора и любые два соседних вектора отличаются ровно в одном разряде. Докажите по индукции, что для любого $n$ существует код Грея.
# Докажите, что последовательность $g_i = i \oplus \lfloor i / 2\rfloor$ образует код Грея.
# Построим последовательность $g_i$ следующим образом: пусть $g_0 = 0$ и при переходе от $g_i$ к $g_{i+1}$ будем менять тот же бит, который меняется с 0 на 1 при переходе от $i$ к $i+1$. Докажите, что получившаяся последовательность является кодом Грея.
# Разработайте код Грея для k-ичных векторов
# При каких $a_1, a_2, ..., a_n$ существует обход гиперпараллелепипеда $a_1 \times a_2 \times ... \times a_n$, который переходит каждый раз в соседнюю ячейку и бывает в каждой ячейке ровно один раз?
# При каких $a_1, a_2, ..., a_n$ существует обход гиперпараллелепипеда $a_1 \times a_2 \times ... \times a_n$, который переходит каждый раз в соседнюю ячейку и бывает в каждой ячейке ровно один раз, а в конце возвращается в исходную ячейку?
# Код "антигрея" - постройте двоичный код, в котором соседние слова отличаются хотя бы в половине бит
# Троичный код "антигрея" - постройте троичный код, в котором соседние слова отличаются во всех позициях
# При каких $n$ и $k$ существует двоичный $n$-битный код, в котором соседние кодовые слова отличаются ровно в $k$ позициях?
# Докажите, что для достаточно больших $n$ существует код Грея, который отличается от любого, полученного из зеркального перестановкой столбцов, отражением и циклическим сдвигом строк
# Код Грея назвается монотонным, если нет таких слов $g_i$ и $g_j$, что $i < j$, а $g_i$ содержит на 2 или больше единиц больше, чем $g_j$. Докажите, что существует монотонный код Грея
# Докажите, что $\sum_{k=0}^n C_n^k = 2^n$
# Докажите, что $\sum_{k=0}^n (-1)^kC_n^k = 0$
# Коды Грея для перестановок. Предложите способ перечисления перестановок, в котором соседние перестановки отличаются обменом двух соседних элементов (элементарной транспозицией).
# Коды Грея для сочетаний. Предложите способ перечисления сочетаний, в котором соседние сочетания отличаются заменой одного элемента.
# Рассмотрим коды Грея для перестановок и коды Грея для их таблиц инверсий. Есть ли между ними связь?
# Сочетание с повторениями - это способ выбрать из $n$ элементов $k$, причем один элемент можно выбирать несколько раз. Порядок не важен. Чему равно число сочетаний с повторениями из $n$ по $k$?
# Предложите альтернативное доказательство формулы включения-исключения: посчитайте для каждого элемента, сколько раз он будет посчитан в правой части формулы и используйте формулу $\sum_{k=0}^n (-1)^kC_n^k = 0$.
# Предложите алгоритм получения по перестановке ее таблицы инверсий за $O(n \log n)$.
# Предложите алгоритм получения перестановки по ее таблице инверсий за $O(n \log n)$.
# Максимумом в перестановке называется элемент, который больше своих соседей (одного, если он первый или последний, обоих иначе). Выведите рекуррентную формулу для числа перестановок $n$ элементами с $k$ максимумами
# Подъемом в перестановке называется пара соседних элементов, таких что $a_{i-1} < a_i$. Выведите рекуррентную формулу для числа перестановок $n$ элементов с $k$ подъемами
# Неподвижной точкой в перестановке называется элемент $a_i = i$. Выведите рекуррентную формулу для числа перестановок $n$ элементов с $k$ неподвижными точками
# Докажите, что числа Стирлинга 1 рода образуют матрицу переходов в линейном пространстве полиномов базиса возрастающих факториальных степеней к базису обычных степеней
# Докажите, что числа Стирлинга 2 рода образуют матрицу переходов в линейном пространстве полиномов от базиса обычных степеней к базису убывающих факториальных степеней
# Укажите способ подсчитать число разбиений заданного $n$-элементного множества на $k$ упорядоченных непустых подмножеств
# Докажите, что $n$-е число Каталана равно ${2n \choose n}/(n+1)$
# Двоичное дерево - это подвешенное дерево, где каждая вершина может иметь двух детей: левого и правого. Каждый из них также является двоичным деревом (либо отсутствует). Докажите, что число двоичных деревьев с $n$ вершинами равно $n$-му числу Каталана.
# Подвешенное дерево с порядком на детях - это подвешенное дерево, где каждая вершина может иметь произвольное число детей, причем дети упорядочены. Каждый ребенок в свою очередь является подвешенным деревом. Докажите, что число подвешенных деревьев порядком на детях с $n$ вершинами равно $n-1$-му числу Каталана.
# Докажите, что число триангуляций правильного $n$-угольника равно $n-2$-му числу Каталана.
# Установите явное взаимно-однозначное соответствие между объектами из предыдущих трех заданий и правильными скобочными последовательностями.
# Укажите способ подсчитать число разбиений числа на слагаемые за $O(n \sqrt{n})$
# Решите с помощью ДП задачу о наибольшей общей подстроке за $O(n^2)$
# Решите с помощью ДП задачу о наибольшей общей возрастающей подпоследовательности за $O(n^3)$
# Решите с помощью ДП задачу о наибольшей общей возрастающей подпоследовательности за $O(n^2)$
# Докажите, что минимальное число невозрастающих подпоследовательностей, на которые можно разбить заданную последовательность, равно длине ее наибольшей возрастающей подпоследовательности
# Решите задачу о наибольшей возрастающей подпоследовательности за $O(n \log n)$ без дерева отрезков
# Решите с помощью ДП задачу о наибольшей пилообразной подпоследовательности (последовательность называется пилообразной, если никакие ее три подряд идущих элемента не образуют ни возрастающую, ни убывающую последовательность)
# Докажите, что произведение длины наибольшей возрастающей подпоследовательности и наибольшей убывающей подпоследовательности перестановки не меньше $n$
# Будем говорить, что строки a и b образуют пару подстрок строки c, если c можно представить как xaybz, где x, y и z - произвольные строки. Решите с помощью ДП задачу о наибольшей общей паре подстрок.
# Задача о редакционном расстоянии: найдите последовательность действий для превращения строки $s$ в строку $t$ с помощью операций вставки, удаления и замены символа. Длины строк $m$ и $n$, соответственно. Требуется решить задачу за $O(mn)$ с памятью $O(m + n)$.
# Решите задачу о редакционном расстоянии, если помимо операций вставки, удаления и замены символа можно использовать операцию обмена местами двух соседних символов. Стоимость всех операций одинаковая.
# Решите битоническую задачу о комивояжере: найдите во взвешенном графе гамильтонов цикл минимального веса, который удовлетворяет дополнительно следующему свойству: сначала номера посещенных вершин возрастают, а затем убывают. Время $O(n^2)$.
# Задача о рюкзаке: дано $n$ предметов, у каждого предмета есть вес $w_i$ и стоимость $v_i$, размер рюкзака $c$, требуется выбрать предметы максимальной суммарной стоимости с весом не более $c$. Решите задачу за время $O(nc)$ с памятью $O(c)$.
# Задача о рюкзаке без ограничения на число одинаковых предметов: дано $n$ типов предметов, у каждого предмета есть вес $w_i$ и стоимость $v_i$, размер рюкзака $c$, требуется выбрать предметы максимальной суммарной стоимости с весом не более $c$. Каждого предмета можно брать несколько (любое количество) экземпляров. Решите задачу за время $O(nc)$ с памятью $O(c)$.
# Непрерывная задача о рюкзаке: дано $n$ жидкостей, у каждой жидкости есть доступное количество $w_i$ и стоимость единицы жидкости $v_i$, размер рюкзака $c$, требуется выбрать для каждой жидкости число $0 \le x_i \le w_i$, чтобы суммарной стоимости выбранных жидкостей $\sum x_iv_i$ была максимальна и суммарное объем взятых жидкостей $\sum x_i$ был не более $c$.
# Задача о рюкзаке, большой рюкзак: дано $n$ типов предметов, у предмета $i$-го типа есть вес $w_i$ и стоимость $v_i$, размер рюкзака $c$, предметов каждого типа можно взять любое количество, требуется выбрать предметы максимальной суммарной стоимости с весом не более $c$. Докажите, что если максимальный вес предмета $z$, то следует взять предметов с максимальным отношением $c_i/w_i$ с суммарным весом хотя бы $c - z^2$.
# Решите задачу о рюкзаке: дано $n$ предметов, у каждого предмета есть вес $w_i$ и стоимость $v_i$, размер рюкзака $c$, требуется выбрать предметы максимальной суммарной стоимости с весом не более $c$, время $O(2^{n/2} \cdot poly(n))$, память $O(2^{n/2})$
# Решите с помощью ДП задачу о наибольшей подпоследовательности-палиндроме
# Рассмотрим задачу: расставить знаки +, * и скобки в выражении таким образом, чтобы его значение было минимальным по модулю. Приведите контрпример к решению на базе ДП, в котором для каждого подотрезка хранится минимальное и максимальное положительное и отрицательное значение, достижимое на этом отрезке?
# Решите с помощью ДП задачу о наибольшей общей подпоследовательности-палиндроме
# Решите задачу о рюкзаке: дано $n$ предметов, у каждого предмета есть вес $w_i$ и стоимость $v_i$, размер рюкзака $c$, требуется выбрать предметы максимальной суммарной стоимости с весом не более $c$, время $O(2^{n/2} \cdot poly(n))$, память $O(2^{n/2})$
# Решите задачу: найти в дереве минимальное множество вершин, чтобы расстояние от любой вершины до одной из выбранных было не более $d$
# Выведите рекуррентную формулу для числа разбиений числа $n$ на нечетные слагаемые
# Выведите рекуррентную формулу для числа разбиений числа $n$ на нечетное число слагаемых
# Выведите рекуррентную формулу для числа разбиений числа $n$ на различные слагаемые
# Решите задачу о гамильтоновом пути в графе за $O(2^nn)$ (считайте, что $n$ не превышает размер слова в архитектуре компьютера).
# Чему равна вероятность, что две случайно вытянутые кости домино можно приложить друг к другу по правилам домино?
# Чему равна вероятность, что на двух брошенных честных игральных костях выпадут числа, одно из которых делит другое?
# Чему равна вероятность, что если вытянуть из колоды две случайные карты, одной из них можно побить другую (одна из мастей назначена козырем, картой можно побить другую, если они одинаковой масти или если одна из них козырь)?
# Чему равна вероятность, что на двадцати брошенных честных монетах выпадет поровну нулей и единиц?
# Приведите пример событий, независимых попарно, но зависимых в совокупности
# Приведите пример трех событий, для которых $P(A \cap B \cap C) = P(A)P(B)P(C)$, но которые не являются независимыми, причем вероятности всех трех событий больше 0
# Доказать или опровергнуть, что для независимых событий $A$ и $B$ и события $C$, где $P(C) > 0$ выполнено $P(A \cap B|C) = P(A|C)P(B|C)$
# Доказать или опровергнуть, что для независимых событий $A$ и $B$ и события $C$, где $P(A) > 0$, $P(B) > 0$ выполнено $P(C|A \cap B) = P(C|A)P(C|B)$
# Рассмотрим множество костей домино (неупорядоченные пары $(i, j)$, где $i$ и $j$ от 0 до 6, всего костей 28). Можно ли вероятностное пространство костей домино естественным образом представить как прямое произведение вероятностных пространств?
# Доказать или опровергнуть: если $P(A|B) = P(B|A)$, то $P(A) = P(B)$
# Доказать или опровергнуть: если $P(A|B) = P(B|A)$, то $A$ и $B$ независимы
# Доказать или опровергнуть: если $P(A|C) = P(B|C)$, то $P(C|A) = P(C|B)$
# Доказать или опровергнуть: если $A$ и $B$ независимы, то $\Omega \setminus A$ и $\Omega \setminus B$ независимы
# Можно ли ввести равномерное распределение на натуральных числах?
# Приведите пример бесконечного вероятностного простанства
# Можно ли конструкцию с произведением вероятностных пространств распространить на бесконечное множество пространств?
# Докажите, что если $f$ и $g$ независимы, то для любых $a$ и $b$ события $[f = a]$ и $[g = b]$ независимы
# Докажите, что для независимых случайных величин $E\xi\eta =E\xi E\eta$.
# Докажите, что математическое ожидание равно $E\xi = \sum\limits_{a\in\mathbb{R}}aP(\xi=a)$. Здесь сумма берется по не более чем счетному числу возможных значений случайной величины.
# Дисперсией случайной величины называется $D\xi=E(\xi-E\xi)^2$. Докажите, что дисперсия равна $D\xi=E\xi^2-(E\xi)^2$
# Докажите, что дисперсия суммы независимых случайных величин равна сумме их дисперсий.
# Найдите математическое ожидание и дисперсию значения на нечестной монете
# Найдите математическое ожидание и дисперсию значения на честной игральной кости
# Найдите распределение, математическое ожидание и дисперсию следующей случайной величины: число бросков честной монеты до первого выпадения 1.
# Ковариацией случайных величин $\xi$ и $\eta$ называют величину $Cov(\xi, \eta)=E((\xi-E\xi)(\eta-E\eta))$. Чему равна ковариация независимых случайных величин?
# Корреляцией случайных величин $\xi$ и $\eta$ называют величину $corr(\xi, \eta) = Cov(\xi, \eta) / \sqrt{D\xi D\eta}$. Докажите, что корреляция случайных величин лежит в диапазоне от -1 до 1
# Докажите или опровергните, что корреляция случайных величин равна 0 тогда и только тогда, когда они независимы
# Докажите, что корреляция случайных величин равна 1 тогда и только тогда, когда они линейно зависимы $(f = cg)$ и $c > 0$ (если $c < 0$, то корелляция равно -1)
# Случайные величины f, g и h называются независимыми в совокупности, если для любых a, b и c события [f <= a], [g <= b] и [h <= c] независимы. Приведите пример независимых попарно, но не независимых в совокупности случайных величин
# Найдите математическое ожидание числа инверсий в перестановке чисел от 1 до $n$
# Найдите математическое ожидание числа подъемов в перестановке чисел от 1 до $n$
# Предложите метод генерации случайной перестановки порядка $n$ с равновероятным распределением всех перестановок, если мы умеем генерировать равномерно распределенное целое число от 1 до $k$ для любых небольших $k$ ($k = O(n)$).
# Дает ли следующий метод равномерную генерацию всех перестановок? "p = [1, 2, ..., n]; for i from 1 to n: swap(p[i], p[random(1..n)] )"
# Дает ли следующий метод равномерную генерацию всех перестановок? "p = [1, 2, ..., n]; for i from 1 to n: swap(p[random(1..n)], p[random(1..n)] )"
# Предложите метод генерации случайного сочетания из $n$ по $k$ с равновероятным распределением всех сочетаний, если мы умеем генерировать равномерно распределенное целое число от 1 до $t$ для любых небольших $t$ ($t = O(n)$)
# Докажите, что для монеты энтропия максимальна в случае честной монеты
# Докажите, что для n исходов энтропия максимальна если они все равновероятны
# Зафиксируйте ваш любимый язык программирования. Колмогоровской сложностью $K(x)$ для слова $x$ называется длина минимальной программы, которая выводит слово $x$. Докажите, что колмогоровская сложность не превышает $n H(x) + O(\log n)$, где $n$ - длина строки $x$, $H(x)$ - энтропия случайного источника с распределением соответствующим частотам встречания символов в $x$, константа в $O$, не зависит от слова $x$ (но может зависеть от выбранного языка программирования)
# Докажите, что для любого $c > 0$ найдется слово, для которого $K(x) < c H(x)$
# Пусть заданы полные системы событий $A = \{a_1, ..., a_n\}$ и $B = \{b_1, ..., b_m\}$. Определим условную энтропию $H(A | B)$ как $-\sum\limits_{i = 1}^m P(b_i) \sum\limits_{j = 1}^n P(a_j | b_i) \log P(a_j | b_i))$. Докажите, что $H(A | B) + H(B) = H(B | A) + H(A)$
# Что можно сказать про $H(A | B)$ если $a_i$ и $b_j$ независимы для любых $i$ и $j$?
# Что можно сказать про $H(A | A)$?
# Постройте схему получения вероятности 1/3 с помощью честной монеты, имеющую минимальное математическое ожидание числа бросков. Докажите оптимальность вашей схемы.
# Докажите, что математическое ожидание числа экспериментов при симуляции одного распределения другим асимптотически равно отношению энтропий распределений (считайте, что энтропия симулируемого распределения больше).
# Пусть $f$ и $g$ - непрерывные возрастающие функции, причем $\lim\limits_{x\to-\infty}f(x)=0$, $\lim\limits_{x\to-\infty}g(x)=0$, $\lim\limits_{x\to+\infty}f(x)=1$, $\lim\limits_{x\to+\infty}g(x)=1$, кроме того считайте, что вы можете вычислять $f(x)$, $g(x)$, $f^{-1}(x)$ и $g^{-1}(x)$. У вас есть случайная величина с функцией распределения $f(x)$. Как вам получить случайную величину с функцией распределения $g(x)$?
</wikitex>

Список заданий по ДМ

2014-12-04T11:52:47Z

194.85.160.133:

Список заданий по АСД

2014-12-01T16:37:06Z

194.85.160.133:

<wikitex>
= Дискретная математика, алгоритмы и структуры данных, 3 семестр =

Некоторые задания можно найти в книге [http://www.ozon.ru/context/detail/id/4452506/ Харари, Теория графов]

# Доказать, что если в ориентированном графе существует цикл, то в нем существует и простой цикл.
# Доказать, что если в неориентированным графе существует цикл, то в нем существует и простой цикл.
# Будем называть ''согласованным циклом'' в графе класс эквивалентности циклических путей относительно циклического сдвига. При этом циклический путь не должен проходить два раза по одному ребру в разных направлениях. Докажите, что в графе есть согласованный цикл тогда и только тогда когда там есть цикл.
# Петя придумал отношение средней связности: $u$ средне связана с $v$, если из $u$ достижима $v$ или из $v$ достижима $u$. Является ли это отношение отношением эквивалентности?
# Пусть граф $G$ - объединение двух различных простых путей из $u$ в $v$. Докажите, что в $G$ есть цикл.
# Харари 2.3
# Харари 2.5
# Харари 2.9
# Харари 2.13
# Харари 2.15
# Будем говорить, что $G$ связан короткими путями, если между любыми двумя вершинами в $G$ есть путь длины не более 3. Докажите, что либо $G$, либо $\overline G$ связан короткими путями.
# Харари 2.16
# Харари 2.20
# Харари 2.22
# Харари 2.29
# Харари 2.31
# Харари 2.32
# Харари 2.33
# Харари 2.34 (а)
# Харари 2.34 (б)
# Харари 2.35
# Харари 2.36
# Харари 4.2
# Харари 4.3
# Харари 4.4
# Харари 4.6
# Доказать или опровергнуть, что если ребро $uv$ - мост, то $u$ и $v$ - точки сочленения.
# Доказать или опровергнуть, что если $u$ и $v$ - точки сочленения, то $uv$ - мост.
# Какое максимальное число точек сочленения может быть в графе с $n$ вершинами?
# При каких соотношениях $a$, $b$, $n$, $m$, $k$ существует граф с $a$ точками сочленения, $b$ мостами, $n$ вершинами, $m$ рёбрами, $k$ компонентами связности?
# Рассмотрим отношение на рёбрах - $R$. $ab R cd$, если 1) $ab$ и $cd$ имеют общую вершину; 2) $ab$ и $cd$ лежат на цикле. Доказать, что вершинная двусвязность - это рефлексивно-транзитивное замыкание $R$.
# Доказать, что ребро $uv$ - мост тогда и только тогда, когда $uv$ вершинно двусвязно только с самим собой.
# Харари 3.2
# Харари 3.3
# Харари 3.4
# Харари 3.5
# Харари 3.6
# Харари 3.7
# Харари 3.9
# Граф называется вершинно трёхсвязным, если он остаётся связным после удаления любых не более чем двух вершин. Доказать или опровергнуть, что в вершинно трёхсвязном графе любые три вершины лежат на простом цикле.
# Граф называется вершинно k-связным, если он остаётся связным после удаления любых не более чем (k - 1) вершин. Доказать или опровергнуть, что в вершинно k-связном графе любые k вершин лежат на простом цикле.
# Пусть $G$ - связный граф. Обозначим как $\kappa(G)$ - минимальное число вершин, которое необходимо удалить, чтобы граф потерял связность. (для полного графа это число равно n - 1), $\lambda(G)$ - минимальное число рёбер, которое необходимо удалить, чтобы граф потерял связность, $\delta(G)$ - минимальную степень в вершины в графе $G$. Докажите, что для любых $a$, $b$, $c$, таких что $1 \le a \le b \le c$, существует граф $G$, такой что $\kappa(G) = a$, $\lambda(G) = b$, $\delta(G) = c$.
# Харари 5.2
# Харари 5.5
# Харари 5.6
# Харари 5.7
# В условиях теоремы Дирака предложить алгоритм нахождения в графе гамильтонова цикла.
# В условиях теоремы Оре предложить алгоритм нахождения в графе гамильтонова цикла.
# В условиях теоремы Хватала предложить алгоритм нахождения в графе гамильтонова цикла.
# Харари 7.2
# Харари 7.4
# Харари 7.5
# Харари 7.7
# Харари 7.9
# Харари 7.14
# Харари 7.17
# Харари 7.18
# Харари 11.1
# Харари 11.2
# Харари 11.3
# Харари 11.7
# Харари 11.8
# Харари 11.9
# Харари 11.10
# Харари 11.14
# Харари 11.15
# Харари 11.25
# Посчитать хроматический многочлен цикла $C_n$
# Посчитать хроматический многочлен колеса $C_n + K_1$.
# Посчитать полного двудольного графа $K_{n,m}$.
# Харари 12.2
# Харари 12.3
# Харари 12.4
# Харари 12.5
# Харари 12.6
# Харари 12.12
# Доказать формулу Зыкова для хроматического многочлена графа $G$: $P_G(x)=\sum\limits_{i=1}^n pt(G,i)x^{\underline{i}}$, где $pt(G,i)$ — число способов разбить вершины $G$ на $i$ независимых множеств.
# Доказать формулу Уитни: пусть $G$ - обыкновенный $(n, m)$ - граф. Тогда коэффициент при $x^i$, где $1\le i\le n$ в хроматическом многочлене $P_G(x)$ равен $\sum \limits_{j=0}^{m}{(-1)^jN(i, j)}$, где $N(i, j)$ - число остовных подграфов графа $G$, имеющих $i$ компонент связности и $j$ рёбер.
# Доказать теорему об отсутствии кратчайшего пути на базе алгоритма Форда-Беллмана. (от $s$ до $v$ нет кратчайшего пути тогда и только тогда, когда она достижима из $u$, такой что после выполнения алгоритма Форда-Беллмана найдется ребро $xu$, для которого $d[x] + w(xu) < d[u]$)
# Разработать алгоритм на базе Форда-Беллмана, который ищет в графе отрицательный цикл.
# Приведите пример графа с отрицательными рёбрами, но без отрицательных циклов, на котором алгоритм Дейкстры работает неверно.
# Пусть веса рёбер не обязательно неотрицательны, но отрицательных циклов нет. Добавим в алгоритм Дейкстры следующее: если производится успешная релаксация по ребру $vx$ и $x \in U$, то вешина $x$ удаляется из $U$. Докажите, что, если этот алгоритм находит кратчайшие пути в графе.
# Приведите пример графа, в котором алгоритм из предыдущего задания рабоатает экспоненциальное время.
# Модифицируем алгоритм Дейкстры следующим образом: будем вместо приоритетной очереди использовать FIFO-очередь. Если при релаксации до вершины, которая уже была в очереди, расстояние улучшается, добавим ее снова в очередь. Докажите, что полученный алгоритм ищет кратчайшие пути в графе за O(VE).
# Укажите способ построить для некоторых $c_1, c_2 >0$ и любых V, E, где $c_1 V \le E \le c_2 V^2$ граф, на котором алгоритм из предыдущего задания работает за $\Omega(VE)$.
# Предложите граф, в котором алгоритм Дейкстры делает $\Omega(E)$ успешных релаксаций
# Пусть в графе $G$ есть вершина $s$, из которой достижимы все вершины. Обозначим как $\mu^*$ минимальный средний вес цикла в графе. Докажите, что $\mu^* = \min_v\max_k\frac{d_n(v)-d_k(v)}{n-k}$, где $d_i(v)$ - длина кратчайшего пути из $s$ до $v$, содержащего ровно $i$ ребер.
# Модифицируйте алгоритм Форда-Беллмана так, чтобы он находил в графе циклы минимального среднего веса за $O(VE)$ и $O(V^2)$ памяти.
# Доказать, что дерево $T$ является MST (здесь и далее MST - минимальное остовное дерево) тогда и только тогда, когда для любого ребра $uv \not\in T$ это ребро максимальное по весу на единственном цикле в графе $T \cup uv$. (Критерий Тарьяна)
# Используя критерий Тарьяна предложить алгоритм проверки того, что $T$ - MST, работающий за $O(E\times DSU)$
# [http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BB%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BC_%D0%91%D0%BE%D1%80%D1%83%D0%B2%D0%BA%D0%B8]. Доказать корректность работы алгоритма Борувки.
# Предложить реализацию алгоритма Борувки, работающую за $O(E \log V)$.
# Предложите реализацию алгоритма Борувки, работающую за $O(E \log^*V)$. (Указание - см. Freedman, Tarjan статью про фибоначчиевы кучи)
# Рассмотрим граф, вершины которого - остовные деревья $G$, а ребро между деревьями $T_1$ и $T_2$ существует, если $T_1$ получается из $T_2$ добавлением одного ребра и удалением другого. В нём рассмотрим подграф, состоящий только из $MST$. Доказать, что он связен.
# Рассмотрим граф. Упорядочим все его остовные деревья по возрастанию веса. Требуется найти вес второго в этом упорядочении дерева.
# Разработать алгоритм поиска всех рёбер, принадлежащих какому-нибудь MST за $O(VE)$.
# Петя пытается применить алгоритм Прима для ориентированного графа. Приведите пример графа, на котором Петя не сможет найти MST даже, если исходящее дерево из $s$ существует и Петя найдет какое-либо такое дерево.
# Коля пытается применить алгоритм Краскала для ориентированного графа. Приведите пример графа, на котором Коля не сможет найти MST, если исходящее дерево из $s$ существует и Коля найдет какое-либо такое дерево.
# Предложите реализацию алгоримта двух китайцев за $O(E \log E)$.
# Предложите алгоритм поиска остовного дерева с минимальным весом максимального ребра за время равное работе алгоритма поиска MST.
# Пусть $w(uv)$ - вес ребра, $c(uv)$ - стоимость ребра. Разработать алгоритм построения остовного дерева минимальной средней стоимости. (Отношение суммы стоимостей рёбер дерева к сумме весов рёбер дерева должно быть минимальным)
# Сформулируйте и докажите аналогичную лемме о сумме лемму о разности потоков.
# Вспомните граф, показанный на лекции, где пропускные способности трех средних ребер 1, $\varphi$ и $\varphi^2$. Предложите последовательность дополняющих путей в этом графе, при выборе которых максимальный поток никогда не будет найден.
# Будем жадно выбирать для дополнения путь с максимальной остаточной пропускной способностью. Докажите, что при этом в сети с целочисленными пропускными способностями время работы алгоритма будет $O(poly(V, E) \log(C_{max}))$, где $C_{max}$ - максимальная пропускная способность ребра, а $poly$ - некоторый полином.
# Постройте граф, в котором алгоритм Эдмондса-Карпа совершить $\Omega(VE)$ дополнений (сеть "грибок")
# Докажите, что для любых $V$ и $E$ ($E = O(V^2)$, $E = \Omega(V)$) существует граф с $V$ вершинами и $E$ ребрами, в котором любая декомпозиция любого максимального потока содержит $\Omega(E)$ слагаемых, каждое из которых есть путь/цикл длины $\Omega(V)$.
# Поток назовём циркуляцией, если его величина равна 0. Пусть в графе $G$ заданы две функции на ребрах: $L: E\to \mathbb{R}$ и $U: E\to \mathbb{R}$. Будем называть циркуляцию допустимой, если $L(uv) \le f(uv) \le R(uv)$. Требуется свести задачу поиска допустимой циркуляции в сети к задаче о максимальном потоке.
# Сведите задачу о максимальном потоке с несколькими истоками и несколькими стоками к обычной задаче о максимальном потоке.
# Можно ввести понятие пропускной способности вершины $c(u)$ как максимальной разрешенной суммы $\sum_{uv, f(uv) > 0}f(uv)$. Решите задачу о максимальном потоке для графа с пропускными способностями вершин.
# Пусть $f_{max}$ - максимальный поток в сети, а $f_{blocking}$ - блокирующий поток. Доказать, что $|f_{blocking}| / |f_{max}|$ может быть сколь угодно мало.
# Глобальным разрезом называется разбиение множества вершин графа на два непустых непересекающихся множества. Сведите задачу о глобальном разрезе к поиску $O(V)$ максимальных потоков.
# Предложите алгоритм проверки, что в графе единственный минимальный разрез
# Петя в алгоритме Форда-Фалкерсона для поиска паросочетания в двудольном графе сделал ошибку: оставил рёбра между долями графа неориентированными. Построить пример, на котором алгоритм будет работать неправильно.
# Доказать теорему Холла: что в двудольном графе $G$ существует полное паросочетание тогда и только тогда, когда для любого множества вершин левой доли $A \subset X$ выполнено $|N(A)| \ge |A|$. ($N(A)$ - множество соседей вершин из $A$)
# Докажите, что в регулярном двудольном графе существует полное паросочетание.
# Дефектом множества вершин левой доли в графе называется $def(A) = |N(A)| - |A|$. Найти в двудольном графе множество с минимальным дефектом.
# Дан ациклический ориентированный граф. Нужно покрыть его минимальным числом вершинно-непересекающихся путей. Сведите эту задачу к задаче о максимальном паросочетании.
# Дан ациклический ориентированный граф. Нужно покрыть его минимальным числом реберно-непересекающихся путей.
# Докажите, что если в графе единственное полное паросочетание, то в нем есть мост
# Предложите алгоритм проверки, что в двудольном графе четное число полных паросочетаний
# Предложите алгоритм проверки по двудольному графу и заданному полному паросочетанию, является ли оно единственным в этом графе (за $O(E)$).
# Предложите алгоритм для решения следующей задачи за $O(E)$. Дан двудольный граф и полное паросочетание в нем. Требуется выяснить для каждого ребра, лежит ли оно на некотором полном паросочетании.
# Задача об устойчивом паросочетании. Задан двудольный граф с равным числом вершин в долях. Для каждой вершины каждой доли известен порядок предпочтения вершин другой доли (каждая вершина знает, какая вершина другой доли ей нравится больше всего, какая вершина на втором месте, и так далее). Паросочетание называется устойчивым, если никакие две вершины не могут обменяться парами, чтобы для каждой из них новый партнер стал более предпочтительным. Требуется построить устойчивое полное паросочетание за $O(VE)$.
# Пусть $G$ - регулярный двудольный граф степени $k$. Докажите, что ребра $G$ можно разбить на $k$ полных паросочетаний.
# Пусть $G$ - регулярный граф степени $k$, $U \subset V$, $U$ содержит нечетное число вершин и $m$ - число ребер, которые соединяют вершины $U$ с вершинами $V \setminus U$. Тогда $m$ четно тогда и только тогда, когда $k$ четно.
# Докажите, что в двусвязном кубическом графе есть полное паросочетание.
# Докажите, что если в кубическом графе не более двух мостов, то в нем есть полное паросочетание.
# Приведите пример кубического графа, в котором нет полного паросочетания.
# Предложите алгоритм разбиения регулярного двудольного графа степени $k$ на $k$ совершенных паросочетаний за время $O(VE)$.
</wikitex>

Список заданий по ДМ

2014-12-01T16:35:00Z

194.85.160.133:

Список заданий по АСД

2014-11-22T12:54:57Z

194.85.160.133:

Список заданий по ДМ

2014-11-22T12:52:18Z

194.85.160.133:

Список заданий по ДМ

2014-11-19T08:58:07Z

194.85.160.133:

Список заданий по АСД

2014-11-14T15:06:05Z

194.85.160.133:

Список заданий по ДМ

2014-11-14T14:45:36Z

194.85.160.133:

<wikitex>
= Дискретная математика, алгоритмы и структуры данных, 1 семестр =

# Пусть $R$ и $S$ - рефлексивные отношения на $A$. Будет ли рефлексивным их а) объединение? б) пересечение? В этом и следующих заданиях, если ответ отрицательный, при демонстрации контрпримера удобно использовать представление отношения в виде ориентированного графа.
# Пусть $R$ и $S$ - симметричные отношения на $A$. Будет ли симметричным их а) объединение? б) пересечение?
# Пусть $R$ и $S$ - транзитивные отношения на $A$. Будет ли транзитивным их а) объединение? б) пересечение?
# Пусть $R$ и $S$ - антисимметричные отношения на $A$. Будет ли антисимметричным их а) объединение? б) пересечение?
# Определим $R^{-1}$ следующим образом: если $xRy$, то $yR^{-1}x$. Выполнено ли соотношение $RR^{-1} = I$, где $I$ - отношение равенства? Выполнен ли закон сложения степенией $R^iR^j=R^{i+j}$, если $i$ и $j$ разного знака?
# Пусть $R$ обладает свойством $X$. Будет ли обладать свойством $X$ отношение $R^{-1}$? Следует проанализировать $X$ - рефлексивность, антирефлексивность, симметричность, антисимметричность, транзитивность
# Пусть $R$ и $S$ - транзитивные отношения на $A$. Будет ли транзитивным их композиция?
# Пусть $R$ и $S$ - антисимметричные отношения на A. Будет ли антисимметричным их композиция?
# Постройте пример рефлексивного, симметричного, но не транзитивного отношения
# Постройте пример рефлексивного, антисимметричного, но не транзитивного отношения
# Пусть $R$ - отношение на $A$. Рассмотрим $Tr(R)$ - пересечение всех транзитивных отношений на $A$, содержащих $R$. Докажите, что $Tr(R) = R^{+}$.
# Пусть $R$ - транзитивное антисимметричное отношение. Предложите способ за полиномиальное время построить минимальное отношение $S$, такое что $S^+ = R$.
# Является ли отношение $R$, такое что $(a, b) R (c, d)$, если $ad = bc$ на ${\mathbb Z}^+ \times {\mathbb N}$ отношением эквивалентности?
# В каком случае транзитивное замыкание отношения будет отношением эквивалентности?
# В каком случае транзитивное замыкание отношения будет отношением частичного порядка?
# Выразите в явном виде "и", "или" и "не" через стрелку Пирса
# Выразите в явном виде "и", "или" и "не" через штрих Шеффера
# Является ли пара $\{x\to y, \neg x\}$ базисом?
# Является ли набор $\{x \to y, \langle xyz\rangle, \neg x\}$ базисом?
# Является ли набор $\{{\mathbf 0}, \langle xyz \rangle, \neg x\}$ базисом?
# Можно ли выразить "и" через "или"?
# Выразите медиану 5 через медиану 3
# Выразите медиану $2n+1$ через медиану 3
# Докажите, что любую монотонную самодвойственую функцию можно выразить через медиану
# Докажите, что любую функцию, кроме тождественной единицы, можно записать в [http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D1%8A%D1%8E%D0%BD%D0%BA%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BD%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0 СКНФ]
# Докажите, что любую функцию от $n$ переменных можно представить с использованием стрелки Пирса формулой, длиной не больше чем $2^n\cdot poly(n)$, где $poly(n)$ - полином, общий для всех функций
# Булева функция называется пороговой, если $f(x_1, x_2, \ldots, x_n) = 1$ тогда и только тогда, когда $a_1x_1+a_2x_2+\ldots+a_nx_n \ge b$, где $a_i$ и $b$ - вещественные числа. Докажите, что "и" и "или" - пороговые функции.
# Приведите пример непороговой функции
# Рассмотрим булеву функцию $f$. Обозначим как $N(f)$ число наборов аргументов, на которых $f$ равна 1. Например, $N(\vee) = 3$. Обозначим как $\Sigma(f)$ сумму всех наборов аргументов, на которых $f$ равна 1 как векторов. Например, $\Sigma(\vee) = (2, 2)$. Докажите, что если для пороговой функции $f$ и функции $g$ выполнено $N(f) = N(g)$ и $\Sigma(f) = \Sigma(g)$, то $f = g$
# Сколько существует самодвойственных функций от $n$ переменных?
# Приведите пример функции, которая лежит во всех пяти классах Поста.
# Приведите пример функции, которая лежит во всех пяти классах Поста и существенно зависит хотя бы от трех переменных.
# Говорят, что формула имеет вид 2-КНФ, если она имеет вид $(t_{11}\vee t_{12})\wedge(t_{21}\vee t_{22})\wedge\ldots$, где $t_{ij}$ представляет собой либо переменную, либо ее отрицание (в каждом дизъюнкте ровно два терма). Предложите полиномиальный алгоритм проверки, что формула, заданная в 2-КНФ имеет набор значений переменных, на которых она имеет значение 1.
# КНФ называется КНФ Хорна, если в каждом дизъюнкте не более одной переменной находится без отрицания. Пример: $x\wedge(x \vee \neg y \vee \neg z) \wedge (\neg x \vee \neg t)$. Предложите полиномиальный алгоритм проверки, что формула, заданная в форме КНФ Хорна имеет набор аргументов, на котором она равна 1.
# Докажите, что если булеву функцию $f$ можно задать в форме Крома (в виде 2-КНФ), то выполнено следствие: $f(x_1, ..., x_n) = f(y_1, ..., y_n) = f(z_1, ..., z_n) = 1$ $\Rightarrow f(\langle x_1, y_1, z_1\rangle, ..., \langle x_n, y_n, z_n \rangle) = 1$
# Докажите, что если выполнено следствие: $f(x_1, ..., x_n) = f(y_1, ..., y_n) = f(z_1, ..., z_n) = 1$ $\Rightarrow f(\langle x_1, y_1, z_1\rangle, ..., \langle x_n, y_n, z_n \rangle) = 1$, то булеву функцию $f$ можно задать в форме Крома.
# Докажите, что если булеву функцию $f$ можно задать в форме Хорна, то выполнено следствие: $f(x_1, ..., x_n) = f(y_1, ..., y_n) = 1 \Rightarrow f(x_1\wedge y_1, ..., x_n \wedge y_n) = 1$
# Докажите, что если выполнено следствие: $f(x_1, ..., x_n) = f(y_1, ..., y_n) = 1 \Rightarrow f(x_1\wedge y_1, ..., x_n \wedge y_n) = 1$, то булеву функцию $f$ можно задать в форме Хорна
# Постройте схему из функциональных элементов для операции медиана трех над базисом $\{ \vee, \wedge, \neg\}$. Постарайтесь использовать минимальное число элементов.
# Постройте схему из функциональных элементов для операции $x \oplus y \oplus z$ над базисом $\{ \vee, \wedge, \neg\}$. Постарайтесь использовать минимальное число элементов.
# Предложите способ построить схему для функции $x_1 \oplus ... \oplus x_n$ над базисом $\{ \vee, \wedge, \neg\}$ с линейным числом элементов.
# Докажите, что не существует схем константной глубины для функций $x_1 \vee ... \vee x_n$, $x_1 \wedge ... \wedge x_n$.
# Докажите, что не существует схем константной глубины для функций $x_1 \oplus ... \oplus x_n$.
# Докажите, что не существует схемы константной глубины для сложения.
# Постройте схему из функциональных элементов с тремя входами: $x, y, z$ и одним выходом. Значение на выходе равно $x$, если $z=0$ и $y$, если $z=1$. Используйте базис из всех не более чем бинарных функций.
# Мультиплексор - функциональная схема с $n = 2^k + k$ и одним выходом. Обозначим первые $2^k$ входов как $x_0, x_1, \ldots, x_{2^k-1}$, а оставшиеся $k$ как $y_0, y_1, \ldots, y_{k-1}$. Выход мультиплексора равен $x_i$, где $i$ --- число, двоичное представление которого подано на входы $y_0, y_1, \ldots, y_{k-1}$. Постройте схему линейного от $n$ размера для мультиплексора.
# Дешифратор - функциональная схема с $k + 1$ входом и $n = 2^k$ выходами. Обозначим первые $k$ входов как $y_0, y_1, \ldots, y_{k-1}$, а последний как $z$. Обозначим выходы дешифратора как $x_0, x_1, \ldots, x_{2^k-1}$. Значение на выходах дешифратора 0 на всех выходах, кроме $x_i$, где $i$ --- число, двоичное представление которого подано на входы $y_0, y_1, \ldots, y_{k-1}$, а на выходе $x_i$ равно значению $z$. Постройте схему линейного размера для дешифратора.
# Докажите, что для функции "большинство из $2n+1$" существует схема из функциональных элементов глубины $O(\log n)$
# На одном китайском заводе в матричном умножителе случайно использовали элементы "или" вместо "и". Можно ли из получившихся значений получить произведение исходных чисел (доступа к входам нет, есть только доступ к $n\times 2n$ выходам матричного псевдоумножителя).
# Докажите, что любую булеву функцию от $n$ аргументов можно представить схемой из функциональных элементов, содержащей $O(2^n)$ элементов.
# Докажите, что любую булеву функцию от $n$ аргументов можно представить схемой из функциональных элементов, содержащей $O(2^n/n)$ элементов.
# Контактной схемой называется ориентированный ациклический граф, на каждом ребре которого написана переменная или ее отрицание (ребра в контактных схемах называют ''контактами'', а вершины - ''полюсами''). Зафиксируем некоторые значения переменным. Тогда ''замкнутыми'' называются ребра, на которых записана 1, ребра, на которых записан 0, называются ''разомкнутыми''. Зафиксируем две вершины $u$ и $v$. Тогда контактная схема вычисляет некоторую функцию $f$ между вершинами $u$ и $v$, равную 1 на тех наборах переменных, на которых между $u$ и $v$ есть путь по замкнутым ребрам. Постройте контактные схемы для функций "и", "или" и "не".
# Постройте контактную схему для функции "xor".
# Постройте контактную схему для функции медиана трех.
# Докажите, что любую булеву функцию можно представить контактной схемой.
# Постройте контактную схему "xor от $n$ переменных", содержащую $O(n)$ ребер.
# Постройте контактную схему "большинство из $2n+1$ переменных", содержащую $O(n)$ ребер.
# Постройте контактную схему, в которой для каждого из $2^n$ наборов конъюнкций переменных и их отрицаний есть пара вершин, между которыми реализуется эта конъюнкция, используя $O(2^n)$ ребер.
# Докажите, что любую булеву функцию можно представить контактной схемой, содержащей $O(2^n)$ ребер.
# Как выглядит дерево Хаффмана для частот символов $1, 2, ..., 2^{n-1}$ (степени двойки) ?
# Как выглядит дерево Хаффмана для частот символов $1, 1, 2, 3, ..., F_{n-1}$ (числа Фибоначчи)?
# Докажите, что если размер алфавита - степень двойки и частоты никаких двух символов не отличаются в 2 или более раз, то код Хаффмана не лучше кода постоянной длины
# Модифицируйте алгоритм Хаффмана, чтобы строить $k$-ичные префиксные коды
# Укажите, как построить дерево Хаффмана за линейное время, если символы уже отсортированы по частоте
# Предложите алгоритм построения оптимального кода среди префиксных кодов с длиной кодового слова не более L бит
# Предложите алгоритм построения оптимального кода среди префиксных кодов, для которых коды символов упорядочены лексикографически
# Предложите способ хранения информации об оптимальном префиксном коде для n-символьного алфавита, использующий не более $2n - 1 + n \lceil\log_2(n)\rceil$ бит ($\lceil x\rceil$ - округление $x$ вверх)
# Можно ли разработать алгоритм, который сжимает любой файл не короче заданной величины $N$ хотя бы на 1 бит?
# Приведите пример однозначно декодируемого кода оптимальной длины, который не является ни префиксным, ни развернутым префиксным
# Для каких префиксных кодов существует строка, для которой он является кодом Хаффмана? Предложите алгоритм построения такой строки.
# Пусть заданы пары $(u_i, v_i)$. Предложите алгоритм проверки, что существует код Хаффмана для некоторой строки, в котором $i$-е кодовое слово содержит $u_i$ нулей и $v_i$ единиц.
# Докажите, что если в коде Хаффмана для некоторой строки $i$-е кодовое слово содержит $u_i$ нулей и $v_i$ единиц, то для многочлена от двух переменных $f(x, y) = \sum_{i=1}^n x^{u_i}y^{v_i}$ выполнено $f(x, y) - 1 = (x + y - 1) g(x, y)$ для некоторого многочлена $g(x, y)$.
# Разработайте алгоритм кодирования Move To Front строки длиной $n$ за $O(n \log n)$
# Докажите, что при оптимальном кодирование с помощью LZ77 не выгодно делать повтор блока, который можно увеличить вправо
# Верно ли утверждение из предыдущего задания при кодировании с помощью L78?
# Разработайте алгоритм оптимального кодирования текста с помощью LZ77, если на символ уходит $c$ бит, а на блок повтора $d$ бит
# Предложите семейство строк $S_1, S_2, \ldots, S_n, \ldots$, где $S_i$ имеет длину $i$, таких, что при их кодировании с помощью LZW длина строки увеличивается. Начальный алфавит $\{0, 1\}$.
# Разработайте алгоритм обратного преобразования Барроуза-Уиллера
# Разработайте алгоритм обратного преобразования Барроуза-Уиллера за $O(n)$
# Докажите, что для любого $c > 1$ существует распределение частот $p_1, p_2, .., p_n$, что арифметическое кодирование в $c$ раз лучше Хаффмана
# При арифметическом кодировании можно учитывать, что с учетом уже потраченных символов соотношения символов становятся другими и отрезок надо делить в другой пропорции. Всегда ли кодирование с таким уточнением лучше классического арифметического кодирования?
# При арифметическом кодировании трудным моментом является деление отрезка в пропорциях, не являющихся степенями двойки. Рассмотрим модификацию арифметического кодирования, когда соотношения между символами приближаются дробями со знаменателями - степенями двойки. Что можно сказать про получившийся алгоритм?
# Разработайте оптимальный код исправляющий одну ошибку при пересылке 2 битов
# Разработайте оптимальный код исправляющий одну ошибку при пересылке 3 битов
# Разработайте код, исправляющий две ошибки, использующий асимптотически не более $2n$ бит для кодирования $2^n$ символьного алфавита (для $n > n_0$)
# Перечисление всех $2^n$ двоичных векторов длины $n$ называется кодом Грея, если в нем не повторяются никакие два вектора и любые два соседних вектора отличаются ровно в одном разряде. Докажите по индукции, что для любого $n$ существует код Грея.
# Докажите, что последовательность $g_i = i \oplus \lfloor i / 2\rfloor$ образует код Грея.
# Построим последовательность $g_i$ следующим образом: пусть $g_0 = 0$ и при переходе от $g_i$ к $g_{i+1}$ будем менять тот же бит, который меняется с 0 на 1 при переходе от $i$ к $i+1$. Докажите, что получившаяся последовательность является кодом Грея.
# Разработайте код Грея для k-ичных векторов
# При каких $a_1, a_2, ..., a_n$ существует обход гиперпараллелепипеда $a_1 \times a_2 \times ... \times a_n$, который переходит каждый раз в соседнюю ячейку и бывает в каждой ячейке ровно один раз?
# При каких $a_1, a_2, ..., a_n$ существует обход гиперпараллелепипеда $a_1 \times a_2 \times ... \times a_n$, который переходит каждый раз в соседнюю ячейку и бывает в каждой ячейке ровно один раз, а в конце возвращается в исходную ячейку?
# Код "антигрея" - постройте двоичный код, в котором соседние слова отличаются хотя бы в половине бит
# Троичный код "антигрея" - постройте троичный код, в котором соседние слова отличаются во всех позициях
# При каких $n$ и $k$ существует двоичный $n$-битный код, в котором соседние кодовые слова отличаются ровно в $k$ позициях?
# Докажите, что для достаточно больших $n$ существует код Грея, который отличается от любого, полученного из зеркального перестановкой столбцов, отражением и циклическим сдвигом строк
# Код Грея назвается монотонным, если нет таких слов $g_i$ и $g_j$, что $i < j$, а $g_i$ содержит на 2 или больше единиц больше, чем $g_j$. Докажите, что существует монотонный код Грея
# Докажите, что $\sum_{k=0}^n C_n^k = 2^n$
# Докажите, что $\sum_{k=0}^n (-1)^kC_n^k = 0$
# Коды Грея для перестановок. Предложите способ перечисления перестановок, в котором соседние перестановки отличаются обменом двух соседних элементов (элементарной транспозицией).
# Коды Грея для сочетаний. Предложите способ перечисления сочетаний, в котором соседние сочетания отличаются заменой одного элемента.
# Рассмотрим коды Грея для перестановок и коды Грея для их таблиц инверсий. Есть ли между ними связь?
# Сочетание с повторениями - это способ выбрать из $n$ элементов $k$, причем один элемент можно выбирать несколько раз. Порядок не важен. Чему равно число сочетаний с повторениями из $n$ по $k$?
# Предложите альтернативное доказательство формулы включения-исключения: посчитайте для каждого элемента, сколько раз он будет посчитан в правой части формулы и используйте формулу $\sum_{k=0}^n (-1)^kC_n^k = 0$.
# Предложите алгоритм получения по перестановке ее таблицы инверсий за $O(n \log n)$.
# Предложите алгоритм получения перестановки по ее таблице инверсий за $O(n \log n)$.
# Максимумом в перестановке называется элемент, который больше своих соседей (одного, если он первый или последний, обоих иначе). Выведите рекуррентную формулу для числа перестановок $n$ элементами с $k$ максимумами
# Подъемом в перестановке называется пара соседних элементов, таких что $a_{i-1} < a_i$. Выведите рекуррентную формулу для числа перестановок $n$ элементов с $k$ подъемами
# Неподвижной точкой в перестановке называется элемент $a_i = i$. Выведите рекуррентную формулу для числа перестановок $n$ элементов с $k$ неподвижными точками
# Докажите, что числа Стирлинга 1 рода образуют матрицу переходов в линейном пространстве полиномов базиса возрастающих факториальных степеней к базису обычных степеней
# Докажите, что числа Стирлинга 2 рода образуют матрицу переходов в линейном пространстве полиномов от базиса обычных степеней к базису убывающих факториальных степеней
# Укажите способ подсчитать число разбиений заданного $n$-элементного множества на $k$ упорядоченных непустых подмножеств
# Докажите, что $n$-е число Каталана равно ${2n \choose n}/(n+1)$
# Двоичное дерево - это подвешенное дерево, где каждая вершина может иметь двух детей: левого и правого. Каждый из них также является двоичным деревом (либо отсутствует). Докажите, что число двоичных деревьев с $n$ вершинами равно $n$-му числу Каталана.
# Подвешенное дерево с порядком на детях - это подвешенное дерево, где каждая вершина может иметь произвольное число детей, причем дети упорядочены. Каждый ребенок в свою очередь является подвешенным деревом. Докажите, что число подвешенных деревьев порядком на детях с $n$ вершинами равно $n-1$-му числу Каталана.
# Докажите, что число триангуляций правильного $n$-угольника равно $n-2$-му числу Каталана.
# Установите явное взаимно-однозначное соответствие между объектами из предыдущих трех заданий и правильными скобочными последовательностями.
# Укажите способ подсчитать число разбиений числа на слагаемые за $O(n \sqrt{n})$
# Решите с помощью ДП задачу о наибольшей общей подстроке за $O(n^2)$
# Решите с помощью ДП задачу о наибольшей общей возрастающей подпоследовательности за $O(n^3)$
# Решите с помощью ДП задачу о наибольшей общей возрастающей подпоследовательности за $O(n^2)$
# Докажите, что минимальное число невозрастающих подпоследовательностей, на которые можно разбить заданную последовательность, равно длине ее наибольшей возрастающей подпоследовательности
# Решите задачу о наибольшей возрастающей подпоследовательности за $O(n \log n)$
# Решите с помощью ДП задачу о наибольшей пилообразной подпоследовательности (последовательность называется пилообразной, если никакие ее три подряд идущих элемента не образуют ни возрастающую, ни убывающую последовательность)
# Докажите, что произведение длины наибольшей возрастающей подпоследовательности и наибольшей убывающей подпоследовательности перестановки не меньше $n$
# Будем говорить, что строки a и b образуют пару подстрок строки c, если c можно представить как xaybz, где x, y и z - произвольные строки. Решите с помощью ДП задачу о наибольшей общей паре подстрок.
# Задача о редакционном расстоянии: найдите последовательность действий для превращения строки $s$ в строку $t$ с помощью операций вставки, удаления и замены символа. Длины строк $m$ и $n$, соответственно. Требуется решить задачу за $O(mn)$ с памятью $O(m + n)$.
# Решите задачу о редакционном расстоянии, если помимо операций вставки, удаления и замены символа можно использовать операцию обмена местами двух соседних символов. Стоимость всех операций одинаковая.
# Решите битоническую задачу о комивояжере: найдите во взвешенном графе гамильтонов цикл минимального веса, который удовлетворяет дополнительно следующему свойству: сначала номера посещенных вершин возрастают, а затем убывают. Время $O(n^2)$.
# Задача о рюкзаке: дано $n$ предметов, у каждого предмета есть вес $w_i$ и стоимость $v_i$, размер рюкзака $c$, требуется выбрать предметы максимальной суммарной стоимости с весом не более $c$. Решите задачу за время $O(nc)$ с памятью $O(c)$.
# Задача о рюкзаке без ограничения на число одинаковых предметов: дано $n$ типов предметов, у каждого предмета есть вес $w_i$ и стоимость $v_i$, размер рюкзака $c$, требуется выбрать предметы максимальной суммарной стоимости с весом не более $c$. Каждого предмета можно брать несколько (любое количество) экземпляров. Решите задачу за время $O(nc)$ с памятью $O(c)$.
# Непрерывная задача о рюкзаке: дано $n$ жидкостей, у каждой жидкости есть доступное количество $w_i$ и стоимость единицы жидкости $v_i$, размер рюкзака $c$, требуется выбрать для каждой жидкости число $0 \le x_i \le w_i$, чтобы суммарной стоимости выбранных жидкостей $\sum x_iv_i$ была максимальна и суммарное объем взятых жидкостей $\sum x_i$ был не более $c$.
# Задача о рюкзаке, большой рюкзак: дано $n$ типов предметов, у предмета $i$-го типа есть вес $w_i$ и стоимость $v_i$, размер рюкзака $c$, предметов каждого типа можно взять любое количество, требуется выбрать предметы максимальной суммарной стоимости с весом не более $c$. Докажите, что если максимальный вес предмета $z$, то следует взять предметов с максимальным отношением $c_i/w_i$ с суммарным весом хотя бы $c - z^2$.
# Решите задачу о рюкзаке: дано $n$ предметов, у каждого предмета есть вес $w_i$ и стоимость $v_i$, размер рюкзака $c$, требуется выбрать предметы максимальной суммарной стоимости с весом не более $c$, время $O(2^{n/2} \cdot poly(n))$, память $O(2^{n/2})$
</wikitex>

Список заданий по ДМ

2014-10-23T10:11:19Z

194.85.160.133:

Список заданий по ТФЯ

2014-10-21T10:22:45Z

194.85.160.133:

<wikitex>
= Теория формальных языков, 5 семестр =

# Построить конечный автомат для языка слов над бинарным алфавитом, в которых четность числа 0 равна четности числа 1
# Построить конечный автомат для языка слов над бинарным алфавитом, в которых число нулей кратно 3
# Построить конечный автомат для языка слов над бинарным алфавитом, в которых нет трех нулей подряд
# Построить конечный автомат для языка слов над бинарным алфавитом, которые представляют собой двоичную запись чисел, кратных 5
# Построить конечный автомат для языка слов над бинарным алфавитом, в которых число нулей не кратно 3
# Построить конечный автомат для языка слов над бинарным алфавитом, в которых есть три нуля подряд. Сделайте вывод из последних двух заданий.
# Построить конечный автомат для языка слов над бинарным алфавитом, в которых число нулей кратно 3 и которые представляют собой двоичную запись чисел кратных 5.
# Построить конечный автомат для языка слов над бинарным алфавитом, в которых число нулей кратно 3 или которые представляют собой двоичную запись чисел кратных 5. Сделайте вывод из последних двух заданий.
# Построить конечный автомат для языка слов над бинарным алфавитом, в пятый символ с конца - 0. Можно построить недетерминированный автомат.
# Постройте детерминированный автомат для предыдущего задания или докажите, что в нем слишком много состояний, чтобы его рисовать ;).
# Постройте регулярное выражение для языка слов над бинарным алфавитом, в которых нет двух нулей подряд.
# Построить конечный автомат для языка слов над бинарным алфавитом, в которых число 0 кратно 3.
# ХМУ 4.2.2, стр 163
# ХМУ 4.2.3, стр 163
# ХМУ 2.3.1, стр 83
# Докажите, что минимальный ДКА для языка $(0|1)^*0(0|1)^k$ содержит минимум $2^k$ состояний
# ХМУ 4.2.4, стр 163
# ХМУ 4.2.5, стр 164
# ХМУ 4.2.6, стр 164
# ХМУ 4.2.7, стр 164
# ХМУ 4.2.8, стр 164
# ХМУ 4.2.10, стр 165
# ХМУ 4.2.11, стр 165
# Доказать нерегулярность языка слов $0^n1^n$
# Доказать нерегулярность языка, каждое слово которого содержит поровну 0 и 1.
# Доказать нерегулярность языка палиндромов.
# Доказать нерегулярность языка тандемных повторов.
# Доказать нерегулярность языка $0^n1^m$, $n \le m$
# Доказать нерегулярность языка $0^n1^m$, $n \ne m$
# Доказать нерегулярность языка $0^{n^2}$
# Доказать нерегулярность языка $0^p$, $p$ {{---}} простое
# Доказать нерегулярность языка двоичных записей простых чисел
# Доказать нерегулярность языка $0^n1^m$, $gcd(n, m) = 1$
# Доказать нерегулярность языка $0^a1^b2^c$, $a \ne b$ и $b \ne c$
# Приведите пример нерегулярного языка, для которого выполнена лемма о разрастании
# Доказать, что если состояния $u$ и $v$ автомата различимы, то $u$ и $v$ различимы строкой длины $O(n)$.
# Придумать алгоритм проверки того, что $L = L^*$.
# ХМУ 4.3.1, стр 171.
# ХМУ 4.3.2, стр 171.
# Рассмотрим язык $\{x_0 y_0 z_0 x_1 y_1 z_1 \dots x_{n-1} y_{n-1} z_{n-1} \mid x_i, y_i, z_i \in \{0, 1\}\}$, где $ X = x_{n-1}x_{n-2}\dots x_0$ и аналогично представляется $Y$ и $Z$, причем $ X + Y = Z $. Докажите, что этот язык регулярный.
# То же, что и предыдущее, только $\{x_{n-1} y_{n-1} z_{n-1} \dots x_1 y_1 z_1 x_0 y_0 z_0 \mid \dots \}$.
# Рассмотрим язык $\{x_0 y_0 z_0 x_1 y_1 z_1 \dots x_{n-1} y_{n-1} z_{n-1} \mid x_i, y_i, z_i \in \{0, 1\}\}$, где $X = x_{n-1}x_{n-2}\dots x_0$ и аналогично представляется $Y$ и $Z$, причем $X \times Y = Z$. Докажите, что этот язык не является регулярным.
# Рассмотрим отношение на словах $L$: $x \equiv y$, если для любых $u$, $v$ выполнено $uxv \in L \Leftrightarrow uyv \in L$. Классы эквивалентности этого отношения называются синтаксическим моноидом языка $L$. Докажите, что $L$ регулярный тогда и только тогда, когда синтаксический моноид $L$ конечен.
# Придумайте семейство регулярных языков $L_i$, у которых ДКА для $L_i$ содержит $O(i)$ состояний, а синтаксический моноид $L_i$ имеет неполиномиальный размер.
# Постройте КС-грамматику для языка $0^n1^n$.
# Постройте КС-грамматику для языка палиндромов над алфавитом $\{0, 1\}$.
# Постройте КС-грамматику для языка слов над алфавитом $\{0, 1\}$, в которых число нулей равно числу единиц. Докажите, что ваша грамматика является правильной.
# Постройте КС-грамматику для языка слов над алфавитом $\{0, 1\}$, в которых число нулей равно удвоенному числу единиц. Докажите, что ваша грамматика является правильной.
# Постройте КС-грамматику для языка слов над алфавитом $\{0, 1\}$, которые не являются палиндромами.
# Постройте КС-грамматику для языка $0^k1^n2^{k+n}$.
# Постройте КС-грамматику для языка $0^k1^n2^{k+n}\cup 1^k0^n2^{k+n}$. Сделайте вывод о свойствах КС-языков.
# Постройте КС-грамматику для языка $0^k1^n2^{k+n}1^i0^j2^{i+j}$. Сделайте вывод о свойствах КС-языков.
# Постройте КС-грамматику для языка $0^i1^j2^k$, $i \ne j$ или $j \ne k$.
# Постройте КС-грамматику для языка слов над алфавитом $\{0, 1\}$, которые не являются тандемными повторами.
# задание на занятии
# задание на занятии
# задание на занятии
# задание на занятии
# задание на занятии
# задание на занятии
# Докажите, что язык $0^a1^b2^c$, где $a < b < c$ не является КС.
# Постройте МП-автомат для языка $0^n1^n$.
# Постройте МП-автомат для языка слов, где число нулей равно числу единиц.
# Постройте МП-автомат для языка $0^n1^{2n}$.
# Постройте МП-автомат для языка $0^n1^m2^{n+m}$.
# Постройте МП-автомат для языка $0^{2n}1^n$.
# Постройте МП-автомат для языка $0^n1^n\cup0^n1^{2n}$.
# Постройте МП-автомат для языка $a^ib^jc^k$, где $i=2j$ или $j=2k$.
# Постройте МП-автомат для языка слов $0^n1^m$, где $n \le m \le 2n$.
# Докажите, что для любых $p$ и $q$ существует МП-автомат для языка слов $0^n1^m$, где $n/m=p/q$
# задание на занятии
# задание на занятии
# Постройте автомат с магазинной памятью для языка слов, которые не являются правильной скобочной последовательностью.
# Постройте автомат с магазинной памятью для языка слов, которые не являются тандемными повторами.
# Постройте автомат с магазинной памятью для языка слов над алфавитом $\{0, 1, 2\}$, которые содержат равное число двоек и равное число единиц, или равное число двоек и равное число нулей.
# Существует ли для языка из предыдущего задания детерминированный автомат?
# Постройте автомат с магазинной памятью для языка палиндромов.
# Докажите, что для любого автомата с магазинной памятью существует эквивалентный, который на каждом переходе кладет в стек не более 2 символов. Ваша конструкция должна сохранять детерминированность автомата, если ранее он был детерминированным.
# Докажите, что для любого детерминированного автомата с магазинной памятью существует эквивалентный, который при $\varepsilon$-переходе только снимает или заменяет верхний символ стека (то есть размер стека не увеличивается на $\varepsilon$-переходах).
# Рассмотрим детерминированный автомат с магазинной памятью, для которого выполнены свойства из двух предыдущих заданий. Докажите, что для любого состояния $p$ автомата и строки $\gamma$ в стеке существует строка $s$, для которой выполняется следующее свойство. Начав в состоянии $p$ и со стеком $\gamma$, считав строку $s$ автомат переходит некоторое состояние $q$ и имеет в стеке $\beta$, причем какую бы строку далее автомат не получил на вход, на вершине стека никогда не окажется второй символ $\beta$.
# На основании трех предыдущих заданий докажите, что не существует детерминированного автомата с магазинной памятью для языка палиндромов.

</wikitex>

Список заданий по АСД

2014-10-12T13:27:36Z

194.85.160.133:

Список заданий по ДМ

2014-10-12T13:17:30Z

194.85.160.133:

Список заданий по АСД

2014-10-02T10:08:23Z

194.85.160.133:

Список заданий по ДМ

2014-10-02T10:07:13Z

194.85.160.133:

Список заданий по АСД

2014-10-01T10:46:06Z

194.85.160.133:

Список заданий по АСД

2014-10-01T10:41:42Z

194.85.160.133:

1<wikitex>
= Дискретная математика, алгоритмы и структуры данных, 3 семестр =

Некоторые задания можно найти в книге [http://www.ozon.ru/context/detail/id/4452506/ Харари, Теория графов]

# Доказать, что если в ориентированном графе существует цикл, то в нем существует и простой цикл.
# Доказать, что если в неориентированным графе существует цикл, то в нем существует и простой цикл.
# Будем называть ''согласованным циклом'' в графе класс эквивалентности циклических путей относительно циклического сдвига. При этом циклический путь не должен проходить два раза по одному ребру в разных направлениях. Докажите, что в графе есть согласованный цикл тогда и только тогда когда там есть цикл.
# Петя придумал отношение средней связности: $u$ средне связана с $v$, если из $u$ достижима $v$ или из $v$ достижима $u$. Является ли это отношение отношением эквивалентности?
# Пусть граф $G$ - объединение двух различных простых путей из $u$ в $v$. Докажите, что в $G$ есть цикл.
# Харари 2.3
# Харари 2.5
# Харари 2.9
# Харари 2.13
# Харари 2.15
# Будем говорить, что $G$ связан короткими путями, если между любыми двумя вершинами в $G$ есть путь длины не более 3. Докажите, что либо $G$, либо $\overline G$ связан короткими путями.
# Харари 2.16
# Харари 2.20
# Харари 2.22
# Харари 2.29
# Харари 2.31
# Харари 2.32
# Харари 2.33
# Харари 2.34 (а)
# Харари 2.34 (б)
# Харари 2.35
# Харари 2.36
# Харари 4.2
# Харари 4.3
# Харари 4.4
# Харари 4.6
# Доказать или опровергнуть, что если ребро $uv$ - мост, то $u$ и $v$ - точки сочленения.
# Доказать или опровергнуть, что если $u$ и $v$ - точки сочленения, то $uv$ - мост.
# Какое максимальное число точек сочленения может быть в графе с $n$ вершинами?
# При каких соотношениях $a$, $b$, $n$, $m$, $k$ существует граф с $a$ точками сочленения, $b$ мостами, $n$ вершинами, $m$ рёбрами, $k$ компонентами связности?
# Рассмотрим отношение на рёбрах - $R$. $ab R cd$, если 1) $ab$ и $cd$ имеют общую вершину; 2) $ab$ и $cd$ лежат на цикле. Доказать, что вершинная двусвязность - это рефлексивно-транзитивное замыкание $R$.
# Доказать, что ребро $uv$ - мост тогда и только тогда, когда $uv$ вершинно двусвязно только с самим собой.
# Харари 3.2
# Харари 3.3
# Харари 3.4
# Харари 3.5
# Харари 3.6
# Харари 3.7
# Харари 3.9
# Граф называется вершинно трёхсвязным, если он остаётся связным после удаления любых не более чем двух вершин. Доказать или опровергнуть, что в вершинно трёхсвязном графе любые три вершины лежат на простом цикле.
# Граф называется вершинно k-связным, если он остаётся связным после удаления любых не более чем (k - 1) вершин. Доказать или опровергнуть, что в вершинно k-связном графе любые k вершин лежат на простом цикле.
# Пусть $G$ - связный граф. Обозначим как $\kappa(G)$ - минимальное число вершин, которое необходимо удалить, чтобы граф потерял связность. (для полного графа это число равно n - 1), $\lambda(G)$ - минимальное число рёбер, которое необходимо удалить, чтобы граф потерял связность, $\delta(G)$ - минимальную степень в вершины в графе $G$. Докажите, что для любых $a$, $b$, $c$, таких что $1 \le a \le b \le c$, существует граф $G$, такой что $\kappa(G) = a$, $\lambda(G) = b$, $\delta(G) = c$.
# Харари 5.2
# Харари 5.5
# Харари 5.6
# Харари 5.7
# В условиях теоремы Дирака предложить алгоритм нахождения в графе гамильтонова цикла.
# В условиях теоремы Оре предложить алгоритм нахождения в графе гамильтонова цикла.
# В условиях теоремы Хватала предложить алгоритм нахождения в графе гамильтонова цикла.
# Харари 7.2
# Харари 7.4
# Харари 7.5
# Харари 7.7
# Харари 7.9
# Харари 7.14
# Харари 7.17
# Харари 7.18
</wikitex>

Список заданий по ДМ

2014-09-29T16:16:15Z

194.85.160.133:

Список заданий по ТФЯ

2014-09-29T15:08:33Z

194.85.160.133:

Список заданий по ТФЯ

2014-09-28T15:19:46Z

194.85.160.133:

Список заданий по АСД

2014-09-28T15:12:31Z

194.85.160.133:

Список заданий по ДМ

2014-09-28T15:06:13Z

194.85.160.133:

Список заданий по ТФЯ

2014-09-18T11:59:33Z

194.85.160.133:

Список заданий по АСД

2014-09-18T11:47:22Z

194.85.160.133:

Список заданий по АСД

2014-09-18T11:46:11Z

194.85.160.133:

Список заданий по ДМ

2014-09-18T11:44:52Z

194.85.160.133:

Список заданий по ТФЯ

2014-09-12T10:14:30Z

194.85.160.133:

Список заданий по АСД

2014-09-12T10:07:30Z

194.85.160.133:

Список заданий по ДМ

2014-09-12T09:59:06Z

194.85.160.133: