Викиконспекты - Вклад участника [ru]

Взвешенное дерево

2016-12-24T22:22:34Z

46.191.156.237:

'''Scapegoat-tree''' {{---}} сбалансированное [[Дерево поиска, наивная реализация | двоичное дерево поиска]], обеспечивающее наихудшее время поиска {{---}} <tex>O(\log N)</tex>, и амортизирующее время вставки и удаления элемента {{---}} <tex>O(\log N)</tex>.
В отличие от большинства других самобалансирующихся бинарных деревьев поиска , которые обеспечивают худшем случае <tex>O(\log N)</tex> время поиска, Scapegoat деревья не требуют дополнительной памяти в узлах по сравнению с обычным двоичным деревом поиска: узел хранит только ключ и два указателя на своих потомков.

== Операции ==
===Обозначения и Определения===

Квадратные скобки в обозначениях означают, что хранится это значение явно, а значит можно взять за время <tex>O(1)</tex>. Круглые скобки означают, что значение будет вычисляться по ходу дела то есть память не расходуется, но зато нужно время на вычисление.
<tex>T</tex> — обозначение дерева,
<tex>root[T]</tex> — корень дерева <tex>T</tex>,
<tex>left[x]</tex> — левый сын вершины <tex>x</tex>,
<tex>right[x]</tex> — правый сын вершины <tex>x</tex>,
<tex>\mathtt{brother(x)}</tex> — брат вершины <tex>x</tex> (вершина, которая имеет с <tex>x</tex> общего родителя),
<tex>\mathtt{depth(x)}</tex> — глубина вершины <tex>x</tex>(количество рёбер от нее до корня),
<tex>\mathtt{height(T)}</tex> — глубина дерева <tex>T</tex>(глубина самой глубокой вершины дерева <tex>T</tex>),
<tex>\mathtt{weight(x)}</tex> — вес вершины <tex>x</tex>(количество всех её дочерних вершин плюс <tex>1</tex> {{---}} она сама),
<tex>\mathtt{weight[T]}</tex> — размер дерева <tex>T</tex>(количество вершин в нём),
<tex>\mathtt{maxweight[T]}</tex> — максимальный размер дерева(максимальное значение, которое параметр <tex>weight[T]</tex> принимал с момента последней перебалансировки, то есть если перебалансировка произошла только что, то <tex>\mathtt{maxweight[T]} = \mathtt{weight[T]}</tex>
[[Файл:0ce162a62b624da8ba02233b4b254f23.png]]

Синим цветом обозначены '''глубины''' вершин, а красным {{---}} их '''веса'''.
Считается вес вершины следующим образом: для новой вершины вес равен <tex>1</tex>. Для её родителя <tex>\mathtt{weight} = 1</tex> (вес новой вершины) <tex>+ 1</tex> (вес самого родителя) <tex>+ \mathtt{weight(brother(x))}</tex>.
Возникает вопрос {{---}} как посчитать <tex>\mathtt{weight(brother(x))}</tex>? Делается это рекурсивно. Это займёт время <tex>O\mathtt{(weight(brother(x)))}</tex>. Понимая, что в худшем случае придётся посчитать вес половины дерева — здесь появляется та самая сложность <tex>O(N)</tex> в худшем случае, о которой говорилось в начале. Но поскольку совершается обход поддерева <tex>\alpha</tex>-сбалансированного по весу дерева можно показать, что амортизированная сложность операции не превысит <tex>O(\log N)</tex>.
В данном Scapegoat-дереве <tex>weight[T] = 4</tex>, <tex>\mathtt{maxweight[T]} \geqslant 4</tex>

Коэффициeнт <tex>\alpha</tex> — это число в диапазоне от <tex>[0.5; 1)</tex>, определяющее требуемую степень качества балансировки дерева.
{{Определение
|definition=Некоторая вершина <tex>x</tex> называется '''<tex>\alpha</tex>-сбалансированной по весу''', если <tex>\mathtt{weight(left[x])} \leqslant \alpha \cdot weight(x)</tex> и <tex>\mathtt{weight(right[x])} \leqslant \alpha \cdot size(x)</tex>.}}

Перед тем как приступить к работе с деревом, выбирается параметр <tex>\alpha</tex> в диапазоне <tex>[0.5; 1)</tex>. Также нужно завести две переменные для хранения текущих значений <tex>weight[T]</tex> и <tex>\mathtt{maxweight[T]}</tex> и обнулить их.
=== Поиск элемента ===
Пусть требуется найти в данном Scapegoat дереве какой-то элемент. Поиск происходит так же, как и в обычном дереве поиска, поскольку не меняет дерево, но его время работы составляет <tex>O(\log_\frac{1}{\alpha} (N))</tex>.

Таким образом, сложность получается логарифмическая, НО! При <tex>\alpha</tex> близком к <tex>0.5</tex> мы получаем двоичный (или почти двоичный) логарифм, что означает практически идеальную скорость поиска. При <tex>\alpha</tex> близком к единице основание логарифма стремится к единице, а значит общая сложность стремится к <tex>O(N)</tex>.
=== Вставка элемента ===
Классический алгоритм вставки нового элемента: поиском ищем место, куда бы подвесить новую вершину, ну и подвешиваем. Легко понять, что это действие могло нарушить <tex>\alpha</tex>-балансировку по весу для одной или более вершин дерева. И вот теперь начинается то, что и дало название нашей структуре данных: требуется найти Scapegoat-вершину — вершину, для которой потерян <tex>\alpha</tex>-баланс и её поддерево должно быть перестроено. Сама только что вставленная вершина, хотя и виновата в потере баланса, Scapegoat-вершиной стать не может — у неё ещё нет потомков, а значит её баланс идеален. Соответственно, нужно пройти по дереву от этой вершины к корню, пересчитывая веса для каждой вершины по пути. Может возникнуть вопрос - нужно ли хранить ссылки на родителей? Поскольку к месту вставки новой вершины пришли из корня дерева — есть стек, в котором находится весь путь от корня к новой вершине. Берутся родителей из него. Если на этом пути от нашей вершины к корню встретится вершина, для которой критерий <tex>\alpha</tex>-сбалансированности по весу нарушился — тогда полностью перестраивается соответствующее ей поддерево так, чтобы восстановить <tex>\alpha</tex>-сбалансированность по весу.
Сразу появляется вопрос {{---}} как делать перебалансировку найденной Scapegoat-вершины?
Есть 2 способа перебалансировки, {{---}} тривиальный и чуть более сложный.
====Тривиальный способ перебалансировки====
# совершается обход всего поддерева Scapegoat-вершины (включая её саму) с помощью in-order обхода — на выходе получается отсортированный список (свойство In-order обхода бинарного дерева поиска).
# Находится медиана на этом отрезке и подвешивается в качестве корня поддерева.
# Для «левого» и «правого» поддерева рекурсивно повторяется та же операция.
Данный способ требует <tex>O\mathtt{(weight(Scapegoat-root))}</tex> времени и столько же памяти.
====Более сложный способ перебалансировки====
Время работы перебалансировки вряд ли улучшится — всё-таки каждую вершину нужно «подвесить» в новое место. Но можно попробовать сэкономить память. Давайте посмотрим на 1 способ алгоритма внимательнее. Вот выбирается медиану, подвешивается в корень, дерево делится на два поддерева — и делится весьма однозначно. Никак нельзя выбрать «какую-то другую медиану» или подвесить «правое» поддерево вместо левого. Та же самая однозначность преследует и на каждом из следующих шагов. Т.е. для некоторого списка вершин, отсортированных в возрастающем порядке, будет ровно одно порождённое данным алгоритмом дерево. А откуда же берется отсортированный список вершин? Из in-order обхода изначального дерева. То есть каждой вершине, найденной по ходу in-order обхода перебалансируемого дерева соответствует одна конкретная позиция в новом дереве. И можно эту позицию рассчитать и без создания самого отсортированного списка. А рассчитав — сразу её туда записать. Возникает только одна проблема — этим затирается какая-то (возможно ещё не просмотренная) вершина — что же делать? Хранить её. Где? Ответ прост: выделять для списка таких вершин память. Но этой памяти нужно будет уже не <tex>O(weight(N))</tex>, а всего лишь <tex>O(\log N)</tex>.

Представьте себе в уме дерево, состоящее из трёх вершин — корня и двух подвешенных как «левые» сыновья вершин. In-order обход вернёт нам эти вершины в порядке от самой «глубокой» до корня, но хранить в отдельной памяти по ходу этого обхода нам придётся всего одну вершину (самую глубокую), поскольку когда мы придём во вторую вершину, мы уже будем знать, что это медиана и она будет корнем, а остальные две вершины — её детьми. Т.е. расход памяти здесь — на хранение одной вершины, что согласуется с верхней оценкой для дерева из трёх вершин — <tex>\log(3)</tex>.
Таким образом, если нужно сэкономить память, то 2 способ перебалансировки дерева {{---}} лучший вариант.
=== Удаление элемента ===
Удаляется элемент из дерева обычным удалением вершины бинарного дерева поиска (поиск элемента, удаление, возможное переподвешивание детей).
Далее следует проверка выполнения условия:
:<tex>weight[T] < \alpha \cdot \mathtt {maxweight[T]}</tex>;
Если оно выполняется — дерево могло потерять <tex>\alpha</tex> - балансировку по весу, а значит нужно выполнить полную перебалансировку дерева (начиная с корня) и присвоить:
:<tex>\mathtt {maxweight[T]} = weight[T]</tex>;

==Сравнение с другими деревьями==
===Достоинства Scapegoat дерева===
* По сравнению с такими структурами, как [[Красно-черное дерево]], [[АВЛ-дерево]] и [[Декартово дерево]], нет необходимости хранить какие-либо дополнительные данные в вершинах (а значит появляется выигрыш по памяти).
* Отсутствие необходимости перебалансировать дерево при операции поиска (а значит гарантируется максимальное время поиска <tex>O(\log N)</tex>, в отличии от структуры данных [[Splay-дерево]], где гарантируется только амортизированное <tex>O(\log N)</tex>)
* При построении дерева выбирается некоторый коэффициент <tex>\alpha</tex>, который позволяет улучшать дерево, делая операции поиска более быстрыми за счет замедления операций модификации или наоборот. Можно реализовать структуру данных, а дальше уже подбирать коэффициент по результатам тестов на реальных данных и специфики использования дерева.
===Недостатки Scapegoat дерева===
* В худшем случае операции модификации дерева могут занять <tex>O(N)</tex> времени (амортизированная сложность у них по-прежнему <tex>O(\log N)</tex>, но защиты от плохих случаев нет).
* Можно неправильно оценить частоту разных операций с деревом и ошибиться с выбором коэффициента <tex>\alpha</tex> — в результате часто используемые операции будут работать долго, а редко используемые — быстро, что не очень хорошо.
==См. также==
* [[Поисковые структуры данных]]
* [[АВЛ-дерево]]
* [[Декартово дерево]]
* [[Splay-дерево]]
* [[Красно-черное дерево]]
==Источники информации==
*[https://en.wikipedia.org/wiki/Scapegoat_tree Википедия - Scapegoat tree] 
*[https://habrahabr.ru/company/infopulse/blog/246759/ Хабрахабр - Scapegoat деревья] 
*[https://people.ksp.sk/~kuko/gnarley-trees/ Scapegoat Tree Applet by Kubo Kovac]

Дискретная математика, алгоритмы и структуры данных

2016-12-24T21:44:36Z

46.191.156.237: /* Поисковые структуры данных */

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

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

= Первый семестр =

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

== Марковские цепи ==

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

= Второй семестр =

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

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

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

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

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

== Дерево отрезков ==

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

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

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

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

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

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

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

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

= Третий семестр =

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

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

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

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

== Обходы графов ==
=== Эйлеровы графы ===
* [[Эйлеров цикл, Эйлеров путь, Эйлеровы графы, Эйлеровость орграфов]]
* [[Покрытие ребер графа путями]]
* [[Алгоритм построения Эйлерова цикла]]
* [[Произвольно вычерчиваемые из заданной вершины графы]]
* [[Графы Эйлерова обхода]]

=== Гамильтоновы графы ===
* [[Гамильтоновы графы]]
* [[Теорема Хватала]]
* [[Теорема Дирака]]
* [[Теорема Оре]]
* [[Теорема Поша]]<tex>^\star</tex>
* [[Теорема Гуйя-Ури]]<tex>^\star</tex>
* [[Алгоритм нахождения Гамильтонова цикла в условиях теорем Дирака и Оре]]
* [[Теорема Гринберга]]<tex>^\star</tex>
* [[Турниры]]
* [[Теорема Редеи-Камиона]]

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

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

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

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

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

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

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

= Четвертый семестр =

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

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

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

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

== Суффиксный массив ==
* [[Суффиксный массив]]
* [[Построение суффиксного массива с помощью стандартных методов сортировки]]
* [[Алгоритм цифровой сортировки суффиксов циклической строки]]
* [[Алгоритм Касаи и др.]]
* [[Алгоритм Карккайнена-Сандерса]]
* [[Алгоритм поиска подстроки в строке с помощью суффиксного массива]]
* [[Количество подпалиндромов в строке]]<tex>^\star</tex>

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

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

=== Пересечение матроидов ===
* [[Пересечение матроидов, определение, примеры]]
* [[Граф замен]]
* [[Алгоритм построения базы в пересечении матроидов]]

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

== Теория расписаний ==
=== Общая теория ===
* [[Классификация задач]]
* [[Методы решения задач теории расписаний]]
* [[Правило Лаулера]]

=== Задачи с одним станком ===
* [[1sumu|<tex>1 \mid \mid \sum U_{i}</tex>]]
* [[1sumwu|<tex> 1 \mid\mid \sum w_i U_i </tex>]]
* [[1sumwT|<tex> 1 \mid\mid \sum w_i T_i </tex>]]
* [[1p1sumu|<tex>1 \mid p_{i} = 1 \mid \sum U_{i}</tex>]]
* [[1ridipi1|<tex>1 \mid r_{i}, d_{i}, p_{i} = 1 \mid -</tex>]]
* [[1pi1sumwu|<tex>1 \mid p_{i} = 1 \mid \sum w_{i}U_{i}</tex>]]
* [[1ripi1sumwc|<tex>1 \mid r_{i}, p_i=1\mid \sum w_{i}C_{i}</tex>]]
* [[1ripi1sumf|<tex>1 \mid r_i, p_i = 1 \mid \sum f_i</tex>]]
* [[1ripipsumwu|<tex> 1 \mid r_i,p_i=p \mid \sum w_i U_i</tex>]]
* [[1ripippmtnsumwu| <tex> 1 \mid r_i,p_i=p, pmtn \mid \sum w_i U_i</tex>]]
* [[1ripmtnsumwu|<tex>1 \mid r_i, pmtn \mid \sum w_{i}U_{i}</tex>]]
* [[1outtreesumwc | <tex>1 \mid outtree \mid \sum w_i C_i</tex>]]
* [[1precpmtnrifmax|<tex>1 \mid prec, pmtn, r_i \mid f_{\max}</tex>]]
* [[1precripi1Lmax|<tex>1 \mid prec; r_i; p_i = 1 \mid L_{max}</tex>]]

=== Специальные случаи задач для двух станков ===
* [[P2precpi1Lmax|<tex>P2 \mid prec, p_i = 1 \mid L_{\max}</tex>]]
* [[R2Cmax|<tex>R2 \mid \mid C_{max}</tex>]]
* [[F2Cmax|<tex>F2 \mid \mid C_{max}</tex>]]
* [[O2Cmax|<tex>O2 \mid \mid C_{max}</tex>]]
* [[J2ni2Cmax|<tex>J2 \mid n_{i} \leqslant 2 \mid C_{max}</tex>]]
* [[J2pij1Lmax| <tex>J2\mid p_{ij} = 1\mid L_{max}</tex>]]

=== Задачи для произвольного числа станков ===
* [[Flow shop]]
* [[Fpij1sumwu|<tex>F \mid p_{ij} = 1 \mid \sum w_i U_i</tex>]]
* [[PSumCi|<tex>P \mid \mid \sum C_{i}</tex>]]
* [[Pintreepi1Lmax|<tex>P \mid intree, p_{i} = 1 \mid L_{max}</tex>]]
* [[PpmtnriLmax|<tex>P \mid pmtn, r_i \mid L_{max}</tex>]]
* [[Ppi1sumwu|<tex>P \mid p_i=1 \mid \sum w_i U_i</tex>]]
* [[Ppi1riintegerLmax|<tex>P \mid p_i=1; r_i - integer \mid L_{max}</tex>]]
* [[RSumCi|<tex>R \mid \mid \sum C_i</tex>]]
* [[RpmtnCmax|<tex>R \mid pmtn \mid C_{max}</tex>]]
* [[QpmtnCmax|<tex>Q \mid pmtn \mid C_{max}</tex>]]
* [[QpmtnSumCi|<tex> Q \mid pmtn \mid \sum C_i </tex>]]
* [[QpmtnriLmax|<tex>Q \mid pmtn, r_{i} \mid L_{max}</tex>]]
* [[QSumCi|<tex>Q\mid\mid\sum{C_i}</tex>]]
* [[Opi1sumu|<tex>O \mid p_{ij} = 1 \mid \sum U_i</tex>]]
* [[Opij1di|<tex>O \mid p_{ij} = 1, d_i \mid - </tex>]]
* [[Opij1sumwu|<tex> O \mid p_{i,j} = 1 \mid \sum w_{i} U_{i} </tex>]]
* [[Opij1SumTi|<tex> O \mid p_{i,j} = 1 \mid \sum T_{i} </tex>]]
* [[Opij1Cmax|<tex> O \mid p_{ij} = 1 \mid C_{max} </tex>]]
* [[Opij1Sumwc|<tex> O \mid p_{ij} = 1 \mid \sum w_i C_i </tex>]]

Дискретная математика, алгоритмы и структуры данных

2016-12-24T21:44:11Z

46.191.156.237: /* Поисковые структуры данных */

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

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

= Первый семестр =

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

== Марковские цепи ==

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

= Второй семестр =

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

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

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

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

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

== Дерево отрезков ==

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

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

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

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

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

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

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

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

= Третий семестр =

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

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

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

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

== Обходы графов ==
=== Эйлеровы графы ===
* [[Эйлеров цикл, Эйлеров путь, Эйлеровы графы, Эйлеровость орграфов]]
* [[Покрытие ребер графа путями]]
* [[Алгоритм построения Эйлерова цикла]]
* [[Произвольно вычерчиваемые из заданной вершины графы]]
* [[Графы Эйлерова обхода]]

=== Гамильтоновы графы ===
* [[Гамильтоновы графы]]
* [[Теорема Хватала]]
* [[Теорема Дирака]]
* [[Теорема Оре]]
* [[Теорема Поша]]<tex>^\star</tex>
* [[Теорема Гуйя-Ури]]<tex>^\star</tex>
* [[Алгоритм нахождения Гамильтонова цикла в условиях теорем Дирака и Оре]]
* [[Теорема Гринберга]]<tex>^\star</tex>
* [[Турниры]]
* [[Теорема Редеи-Камиона]]

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

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

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

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

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

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

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

= Четвертый семестр =

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

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

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

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

== Суффиксный массив ==
* [[Суффиксный массив]]
* [[Построение суффиксного массива с помощью стандартных методов сортировки]]
* [[Алгоритм цифровой сортировки суффиксов циклической строки]]
* [[Алгоритм Касаи и др.]]
* [[Алгоритм Карккайнена-Сандерса]]
* [[Алгоритм поиска подстроки в строке с помощью суффиксного массива]]
* [[Количество подпалиндромов в строке]]<tex>^\star</tex>

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

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

=== Пересечение матроидов ===
* [[Пересечение матроидов, определение, примеры]]
* [[Граф замен]]
* [[Алгоритм построения базы в пересечении матроидов]]

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

== Теория расписаний ==
=== Общая теория ===
* [[Классификация задач]]
* [[Методы решения задач теории расписаний]]
* [[Правило Лаулера]]

=== Задачи с одним станком ===
* [[1sumu|<tex>1 \mid \mid \sum U_{i}</tex>]]
* [[1sumwu|<tex> 1 \mid\mid \sum w_i U_i </tex>]]
* [[1sumwT|<tex> 1 \mid\mid \sum w_i T_i </tex>]]
* [[1p1sumu|<tex>1 \mid p_{i} = 1 \mid \sum U_{i}</tex>]]
* [[1ridipi1|<tex>1 \mid r_{i}, d_{i}, p_{i} = 1 \mid -</tex>]]
* [[1pi1sumwu|<tex>1 \mid p_{i} = 1 \mid \sum w_{i}U_{i}</tex>]]
* [[1ripi1sumwc|<tex>1 \mid r_{i}, p_i=1\mid \sum w_{i}C_{i}</tex>]]
* [[1ripi1sumf|<tex>1 \mid r_i, p_i = 1 \mid \sum f_i</tex>]]
* [[1ripipsumwu|<tex> 1 \mid r_i,p_i=p \mid \sum w_i U_i</tex>]]
* [[1ripippmtnsumwu| <tex> 1 \mid r_i,p_i=p, pmtn \mid \sum w_i U_i</tex>]]
* [[1ripmtnsumwu|<tex>1 \mid r_i, pmtn \mid \sum w_{i}U_{i}</tex>]]
* [[1outtreesumwc | <tex>1 \mid outtree \mid \sum w_i C_i</tex>]]
* [[1precpmtnrifmax|<tex>1 \mid prec, pmtn, r_i \mid f_{\max}</tex>]]
* [[1precripi1Lmax|<tex>1 \mid prec; r_i; p_i = 1 \mid L_{max}</tex>]]

=== Специальные случаи задач для двух станков ===
* [[P2precpi1Lmax|<tex>P2 \mid prec, p_i = 1 \mid L_{\max}</tex>]]
* [[R2Cmax|<tex>R2 \mid \mid C_{max}</tex>]]
* [[F2Cmax|<tex>F2 \mid \mid C_{max}</tex>]]
* [[O2Cmax|<tex>O2 \mid \mid C_{max}</tex>]]
* [[J2ni2Cmax|<tex>J2 \mid n_{i} \leqslant 2 \mid C_{max}</tex>]]
* [[J2pij1Lmax| <tex>J2\mid p_{ij} = 1\mid L_{max}</tex>]]

=== Задачи для произвольного числа станков ===
* [[Flow shop]]
* [[Fpij1sumwu|<tex>F \mid p_{ij} = 1 \mid \sum w_i U_i</tex>]]
* [[PSumCi|<tex>P \mid \mid \sum C_{i}</tex>]]
* [[Pintreepi1Lmax|<tex>P \mid intree, p_{i} = 1 \mid L_{max}</tex>]]
* [[PpmtnriLmax|<tex>P \mid pmtn, r_i \mid L_{max}</tex>]]
* [[Ppi1sumwu|<tex>P \mid p_i=1 \mid \sum w_i U_i</tex>]]
* [[Ppi1riintegerLmax|<tex>P \mid p_i=1; r_i - integer \mid L_{max}</tex>]]
* [[RSumCi|<tex>R \mid \mid \sum C_i</tex>]]
* [[RpmtnCmax|<tex>R \mid pmtn \mid C_{max}</tex>]]
* [[QpmtnCmax|<tex>Q \mid pmtn \mid C_{max}</tex>]]
* [[QpmtnSumCi|<tex> Q \mid pmtn \mid \sum C_i </tex>]]
* [[QpmtnriLmax|<tex>Q \mid pmtn, r_{i} \mid L_{max}</tex>]]
* [[QSumCi|<tex>Q\mid\mid\sum{C_i}</tex>]]
* [[Opi1sumu|<tex>O \mid p_{ij} = 1 \mid \sum U_i</tex>]]
* [[Opij1di|<tex>O \mid p_{ij} = 1, d_i \mid - </tex>]]
* [[Opij1sumwu|<tex> O \mid p_{i,j} = 1 \mid \sum w_{i} U_{i} </tex>]]
* [[Opij1SumTi|<tex> O \mid p_{i,j} = 1 \mid \sum T_{i} </tex>]]
* [[Opij1Cmax|<tex> O \mid p_{ij} = 1 \mid C_{max} </tex>]]
* [[Opij1Sumwc|<tex> O \mid p_{ij} = 1 \mid \sum w_i C_i </tex>]]

Дискретная математика, алгоритмы и структуры данных

2016-12-24T21:36:52Z

46.191.156.237: /* Поисковые структуры данных */

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

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

= Первый семестр =

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

== Марковские цепи ==

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

= Второй семестр =

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

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

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

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

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

== Дерево отрезков ==

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

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

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

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

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

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

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

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

= Третий семестр =

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

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

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

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

== Обходы графов ==
=== Эйлеровы графы ===
* [[Эйлеров цикл, Эйлеров путь, Эйлеровы графы, Эйлеровость орграфов]]
* [[Покрытие ребер графа путями]]
* [[Алгоритм построения Эйлерова цикла]]
* [[Произвольно вычерчиваемые из заданной вершины графы]]
* [[Графы Эйлерова обхода]]

=== Гамильтоновы графы ===
* [[Гамильтоновы графы]]
* [[Теорема Хватала]]
* [[Теорема Дирака]]
* [[Теорема Оре]]
* [[Теорема Поша]]<tex>^\star</tex>
* [[Теорема Гуйя-Ури]]<tex>^\star</tex>
* [[Алгоритм нахождения Гамильтонова цикла в условиях теорем Дирака и Оре]]
* [[Теорема Гринберга]]<tex>^\star</tex>
* [[Турниры]]
* [[Теорема Редеи-Камиона]]

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

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

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

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

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

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

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

= Четвертый семестр =

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

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

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

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

== Суффиксный массив ==
* [[Суффиксный массив]]
* [[Построение суффиксного массива с помощью стандартных методов сортировки]]
* [[Алгоритм цифровой сортировки суффиксов циклической строки]]
* [[Алгоритм Касаи и др.]]
* [[Алгоритм Карккайнена-Сандерса]]
* [[Алгоритм поиска подстроки в строке с помощью суффиксного массива]]
* [[Количество подпалиндромов в строке]]<tex>^\star</tex>

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

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

=== Пересечение матроидов ===
* [[Пересечение матроидов, определение, примеры]]
* [[Граф замен]]
* [[Алгоритм построения базы в пересечении матроидов]]

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

== Теория расписаний ==
=== Общая теория ===
* [[Классификация задач]]
* [[Методы решения задач теории расписаний]]
* [[Правило Лаулера]]

=== Задачи с одним станком ===
* [[1sumu|<tex>1 \mid \mid \sum U_{i}</tex>]]
* [[1sumwu|<tex> 1 \mid\mid \sum w_i U_i </tex>]]
* [[1sumwT|<tex> 1 \mid\mid \sum w_i T_i </tex>]]
* [[1p1sumu|<tex>1 \mid p_{i} = 1 \mid \sum U_{i}</tex>]]
* [[1ridipi1|<tex>1 \mid r_{i}, d_{i}, p_{i} = 1 \mid -</tex>]]
* [[1pi1sumwu|<tex>1 \mid p_{i} = 1 \mid \sum w_{i}U_{i}</tex>]]
* [[1ripi1sumwc|<tex>1 \mid r_{i}, p_i=1\mid \sum w_{i}C_{i}</tex>]]
* [[1ripi1sumf|<tex>1 \mid r_i, p_i = 1 \mid \sum f_i</tex>]]
* [[1ripipsumwu|<tex> 1 \mid r_i,p_i=p \mid \sum w_i U_i</tex>]]
* [[1ripippmtnsumwu| <tex> 1 \mid r_i,p_i=p, pmtn \mid \sum w_i U_i</tex>]]
* [[1ripmtnsumwu|<tex>1 \mid r_i, pmtn \mid \sum w_{i}U_{i}</tex>]]
* [[1outtreesumwc | <tex>1 \mid outtree \mid \sum w_i C_i</tex>]]
* [[1precpmtnrifmax|<tex>1 \mid prec, pmtn, r_i \mid f_{\max}</tex>]]
* [[1precripi1Lmax|<tex>1 \mid prec; r_i; p_i = 1 \mid L_{max}</tex>]]

=== Специальные случаи задач для двух станков ===
* [[P2precpi1Lmax|<tex>P2 \mid prec, p_i = 1 \mid L_{\max}</tex>]]
* [[R2Cmax|<tex>R2 \mid \mid C_{max}</tex>]]
* [[F2Cmax|<tex>F2 \mid \mid C_{max}</tex>]]
* [[O2Cmax|<tex>O2 \mid \mid C_{max}</tex>]]
* [[J2ni2Cmax|<tex>J2 \mid n_{i} \leqslant 2 \mid C_{max}</tex>]]
* [[J2pij1Lmax| <tex>J2\mid p_{ij} = 1\mid L_{max}</tex>]]

=== Задачи для произвольного числа станков ===
* [[Flow shop]]
* [[Fpij1sumwu|<tex>F \mid p_{ij} = 1 \mid \sum w_i U_i</tex>]]
* [[PSumCi|<tex>P \mid \mid \sum C_{i}</tex>]]
* [[Pintreepi1Lmax|<tex>P \mid intree, p_{i} = 1 \mid L_{max}</tex>]]
* [[PpmtnriLmax|<tex>P \mid pmtn, r_i \mid L_{max}</tex>]]
* [[Ppi1sumwu|<tex>P \mid p_i=1 \mid \sum w_i U_i</tex>]]
* [[Ppi1riintegerLmax|<tex>P \mid p_i=1; r_i - integer \mid L_{max}</tex>]]
* [[RSumCi|<tex>R \mid \mid \sum C_i</tex>]]
* [[RpmtnCmax|<tex>R \mid pmtn \mid C_{max}</tex>]]
* [[QpmtnCmax|<tex>Q \mid pmtn \mid C_{max}</tex>]]
* [[QpmtnSumCi|<tex> Q \mid pmtn \mid \sum C_i </tex>]]
* [[QpmtnriLmax|<tex>Q \mid pmtn, r_{i} \mid L_{max}</tex>]]
* [[QSumCi|<tex>Q\mid\mid\sum{C_i}</tex>]]
* [[Opi1sumu|<tex>O \mid p_{ij} = 1 \mid \sum U_i</tex>]]
* [[Opij1di|<tex>O \mid p_{ij} = 1, d_i \mid - </tex>]]
* [[Opij1sumwu|<tex> O \mid p_{i,j} = 1 \mid \sum w_{i} U_{i} </tex>]]
* [[Opij1SumTi|<tex> O \mid p_{i,j} = 1 \mid \sum T_{i} </tex>]]
* [[Opij1Cmax|<tex> O \mid p_{ij} = 1 \mid C_{max} </tex>]]
* [[Opij1Sumwc|<tex> O \mid p_{ij} = 1 \mid \sum w_i C_i </tex>]]

Взвешенное дерево

2016-12-24T21:34:13Z

46.191.156.237: /* Операции */

'''Scapegoat-дерево''' {{---}} сбалансированное [[Дерево поиска, наивная реализация | двоичное дерево поиска]], обеспечивающее наихудшее <tex>O(\log N)</tex> время поиска, и <tex>O(\log N)</tex> {{---}} амортизирующее время вставки и удаления элемента.
В отличие от большинства других самобалансирующихся бинарных деревьев поиска , которые обеспечивают худшем случае <tex>O(\log N)</tex> время поиска, Scapegoat деревья не требуют дополнительной памяти в узлах по сравнению с обычным двоичным деревом поиска: узел хранит только ключ и два указателя на своих потомков.

== Операции ==

{{Определение
|definition=Бинарное дерево поиска называется '''сбалансированным''', если половина вершин расположены слева от корня, а другая половина справа.
}}
Введем обозначения:
Квадратные скобки в обозначениях означают, что хранится это значение явно, а значит можно взять за время <tex>O(1)</tex>. Круглые скобки означают, что значение будет вычисляться по ходу дела то есть память не расходуется, но зато нужно время на вычисление.
<tex>T</tex> — обозначение дерева,
<tex>root[T]</tex> — корень дерева <tex>T</tex>,
<tex>left[x]</tex> — левый сын вершины <tex>x</tex>,
<tex>right[x]</tex> — правый сын вершины <tex>x</tex>,
<tex>\mathtt{brother(x)}</tex> — брат вершины <tex>x</tex> (вершина, которая имеет с <tex>x</tex> общего родителя),
<tex>depth(x)</tex> — глубина вершины <tex>x</tex>. Это расстояние от неё до корня (количество ребер),
<tex>height(T)</tex> — глубина дерева <tex>T</tex>. Это глубина самой глубокой вершины дерева <tex>T</tex>,
<tex>weight(x)</tex> — вес вершины <tex>x</tex>. Это количество всех её дочерних вершин + 1 (она сама),
<tex>weight[T]</tex> — размер дерева <tex>T</tex>. Это количество вершин в нём (вес корня),
<tex>\mathtt{maxweight[T]}</tex> — максимальный размер дерева. Это максимальное значение, которое параметр <tex>weight[T]</tex> принимал с момента последней перебалансировки. Если перебалансировка произошла только что, то <tex>\mathtt{maxweight[T]} = weight[T]</tex>
[[Файл:0ce162a62b624da8ba02233b4b254f23.png]]

Синим цветом обозначены '''глубины''' вершин, а красным - их '''веса'''.
Считается вес вершины следующим образом: для новой вершины вес = 1. Для её родителя вес = 1 (вес новой вершины) + 1 (вес самого родителя) + <tex>\mathtt{weight(brother(x))}</tex>.
Возникает вопрос {{---}} как посчитать <tex>\mathtt{weight(brother(x))}</tex>? Делается это рекурсивно. Это займёт время <tex>O\mathtt{(weight(brother(x)))}</tex>. Понимая, что в худшем случае придётся посчитать вес половины дерева — здесь появляется та самая сложность <tex>O(N)</tex> в худшем случае, о которой говорилось в начале. Но поскольку совершается обход поддерева <tex>\alpha</tex>-сбалансированного по весу дерева можно показать, что амортизированная сложность операции не превысит <tex>O(\log N)</tex>.
В данном Scapegoat-дереве <tex>weight[T] = 4</tex>, <tex>\mathtt{maxweight[T]} \geqslant 4</tex>

Коэффициeнт <tex>\alpha</tex> — это число в диапазоне от <tex>[0.5; 1)</tex>, определяющее требуемую степень качества балансировки дерева.
{{Определение
|definition=Некоторая вершина <tex>x</tex> называется '''α - сбалансированной по весу''', если <tex>\mathtt{weight(left[x])} \leqslant \alpha \cdot weight(x)</tex> и <tex>\mathtt{weight(right[x])} \leqslant \alpha \cdot size(x)</tex>.}}

Перед тем как приступить к работе с деревом, выбирается параметр <tex>\alpha</tex> в диапазоне <tex>[0.5; 1)</tex>. Также нужно завести две переменные для хранения текущих значений <tex>weight[T]</tex> и <tex>\mathtt{maxweight[T]}</tex> и обнулить их.
=== Поиск элемента ===
Пусть требуется найти в данном Scapegoat дереве какой-то элемент. Применим стандартный алгоритм для двоичного дерева поиска - идем от корня, если значение в вершине равно значению искомого элемента, возвращаем, если значение в вершине меньше, то рекурсивно запускаемся от левого поддерева, если больше, то, соответственно, от левого.
'''Замечание:''' Дерево по ходу поиска искомой вершины ''не изменяется''.
Сложность операции поиска зависит от коэффициента <tex>\alpha</tex> и выражается формулой {{---}} <tex>\log_\frac{1}{\alpha} (N)</tex>

Таким образом, сложность получается логарифмическая, НО! При <tex>\alpha</tex> близком к <tex>0.5</tex> мы получаем двоичный (или почти двоичный) логарифм, что означает практически идеальную скорость поиска. При <tex>\alpha</tex> близком к единице основание логарифма стремится к единице, а значит общая сложность стремится к <tex>O(N)</tex>.
=== Вставка элемента ===
Классический алгоритм вставки нового элемента: поиском ищем место, куда бы подвесить новую вершину, ну и подвешиваем. Легко понять, что это действие могло нарушить <tex>\alpha</tex>-балансировку по весу для одной или более вершин дерева. И вот теперь начинается то, что и дало название нашей структуре данных: требуется найти Scapegoat-вершину — вершину, для которой потерян <tex>\alpha</tex>-баланс и её поддерево должно быть перестроено. Сама только что вставленная вершина, хотя и виновата в потере баланса, Scapegoat-вершиной стать не может — у неё ещё нет потомков, а значит её баланс идеален. Соответственно, нужно пройти по дереву от этой вершины к корню, пересчитывая веса для каждой вершины по пути. Может возникнуть вопрос - нужно ли хранить ссылки на родителей? Поскольку к месту вставки новой вершины пришли из корня дерева — есть стек, в котором находится весь путь от корня к новой вершине. Берутся родителей из него. Если на этом пути от нашей вершины к корню встретится вершина, для которой критерий <tex>\alpha</tex>-сбалансированности по весу нарушился — тогда полностью перестраивается соответствующее ей поддерево так, чтобы восстановить <tex>\alpha</tex>-сбалансированность по весу.
Сразу появляется вопрос {{---}} как делать перебалансировку найденной Scapegoat-вершины?
Есть 2 способа перебалансировки, {{---}} тривиальный и чуть более сложный.
====Тривиальный способ перебалансировки====
# совершается обход всего поддерева Scapegoat-вершины (включая её саму) с помощью in-order обхода — на выходе получается отсортированный список (свойство In-order обхода бинарного дерева поиска).
# Находится медиана на этом отрезке и подвешивается в качестве корня поддерева.
# Для «левого» и «правого» поддерева рекурсивно повторяется та же операция.
Данный способ требует <tex>O\mathtt{(weight(Scapegoat-root))}</tex> времени и столько же памяти.
====Более сложный способ перебалансировки====
Время работы перебалансировки вряд ли улучшится — всё-таки каждую вершину нужно «подвесить» в новое место. Но можно попробовать сэкономить память. Давайте посмотрим на 1 способ алгоритма внимательнее. Вот выбирается медиану, подвешивается в корень, дерево делится на два поддерева — и делится весьма однозначно. Никак нельзя выбрать «какую-то другую медиану» или подвесить «правое» поддерево вместо левого. Та же самая однозначность преследует и на каждом из следующих шагов. Т.е. для некоторого списка вершин, отсортированных в возрастающем порядке, будет ровно одно порождённое данным алгоритмом дерево. А откуда же берется отсортированный список вершин? Из in-order обхода изначального дерева. То есть каждой вершине, найденной по ходу in-order обхода перебалансируемого дерева соответствует одна конкретная позиция в новом дереве. И можно эту позицию рассчитать и без создания самого отсортированного списка. А рассчитав — сразу её туда записать. Возникает только одна проблема — этим затирается какая-то (возможно ещё не просмотренная) вершина — что же делать? Хранить её. Где? Ответ прост: выделять для списка таких вершин память. Но этой памяти нужно будет уже не <tex>O(weight(N))</tex>, а всего лишь <tex>O(\log N)</tex>.

Представьте себе в уме дерево, состоящее из трёх вершин — корня и двух подвешенных как «левые» сыновья вершин. In-order обход вернёт нам эти вершины в порядке от самой «глубокой» до корня, но хранить в отдельной памяти по ходу этого обхода нам придётся всего одну вершину (самую глубокую), поскольку когда мы придём во вторую вершину, мы уже будем знать, что это медиана и она будет корнем, а остальные две вершины — её детьми. Т.е. расход памяти здесь — на хранение одной вершины, что согласуется с верхней оценкой для дерева из трёх вершин — <tex>\log(3)</tex>.
Таким образом, если нужно сэкономить память, то 2 способ перебалансировки дерева {{---}} лучший вариант.
=== Удаление элемента ===
Удаляется элемент из дерева обычным удалением вершины бинарного дерева поиска (поиск элемента, удаление, возможное переподвешивание детей).
Далее следует проверка выполнения условия:
:<tex>weight[T] < \alpha \cdot \mathtt {maxweight[T]}</tex>;
Если оно выполняется — дерево могло потерять <tex>\alpha</tex> - балансировку по весу, а значит нужно выполнить полную перебалансировку дерева (начиная с корня) и присвоить:
:<tex>\mathtt {maxweight[T]} = weight[T]</tex>;

==Сравнение с другими деревьями==
===Достоинства Scapegoat дерева===
* По сравнению с такими структурами, как [[Красно-черное дерево]], [[АВЛ-дерево]] и [[Декартово дерево]], нет необходимости хранить какие-либо дополнительные данные в вершинах(а значит появляется выигрыш по памяти).
* Отсутствие необходимости перебалансировать дерево при операции поиска (а значит гарантируется максимальное время поиска <tex>O(\log N)</tex>, в отличии от структуры данных [[Splay-дерево]], где гарантируется только амортизированное <tex>O(\log N)</tex>)
* При построении дерева выбирается некоторый коэффициент <tex>\alpha</tex>, который позволяет улучшать дерево, делая операции поиска более быстрыми за счет замедления операций модификации или наоборот. Можно реализовать структуру данных, а дальше уже подбирать коэффициент по результатам тестов на реальных данных и специфики использования дерева.
===Недостатки Scapegoat дерева===
* В худшем случае операции модификации дерева могут занять <tex>O(N)</tex> времени (амортизированная сложность у них по-прежнему <tex>O(\log N)</tex>, но защиты от плохих случаев нет).
* Можно неправильно оценить частоту разных операций с деревом и ошибиться с выбором коэффициента <tex>\alpha</tex> — в результате часто используемые операции будут работать долго, а редко используемые — быстро, что не очень хорошо.
==См. также==
* [[Поисковые структуры данных]]
* [[АВЛ-дерево]]
* [[Декартово дерево]]
* [[Splay-дерево]]
* [[Красно-черное дерево]]
==Источники информации==
*[https://en.wikipedia.org/wiki/Scapegoat_tree Википедия - Scapegoat tree] 
*[https://habrahabr.ru/company/infopulse/blog/246759/ Хабрахабр - Scapegoat деревья] 
*[https://people.ksp.sk/~kuko/gnarley-trees/ Scapegoat Tree Applet by Kubo Kovac]