Ratkaisu. Tulkitaan de Bruijnin jonon etsimiseksi aakkostossa S := {0, 1} sanapituudelle n = 4. Neljän pituisia sanoja on N = 2 n = 16 kpl.

Samankaltaiset tiedostot
Johdatus graafiteoriaan

Luku 7. Verkkoalgoritmit. 7.1 Määritelmiä

VERKKOTEORIAN ALKEITA. Martti E. Pesonen

58131 Tietorakenteet ja algoritmit (syksy 2015) Toinen välikoe, malliratkaisut

Diskreetit rakenteet

V. V. Vazirani: Approximation Algorithms, luvut 3-4 Matti Kääriäinen

Johdatus verkkoteoriaan 4. luento

j(j 1) = n(n2 1) 3 + (k + 1)k = (k + 1)(k2 k + 3k) 3 = (k + 1)(k2 + 2k + 1 1)

verkkojen G ja H välinen isomorfismi. Nyt kuvaus f on bijektio, joka säilyttää kyseisissä verkoissa esiintyvät särmät, joten pari

b) Olkoon G vähintään kaksi solmua sisältävä puu. Sallitaan verkon G olevan

Ratkaisu. Virittäviä puita on kahdeksan erilaista, kun solmut pidetään nimettyinä. Esitetään aluksi verkko kaaviona:

Algoritmi on periaatteellisella tasolla seuraava:

Johdatus graafiteoriaan

Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkiratkaisut 3 / vko 10

Kurssikoe on maanantaina Muista ilmoittautua kokeeseen viimeistään 10 päivää ennen koetta! Ilmoittautumisohjeet löytyvät kurssin kotisivuilla.

TKT20001 Tietorakenteet ja algoritmit Erilliskoe , malliratkaisut (Jyrki Kivinen)

Valitaan alkio x 1 A B ja merkitään A 1 = A { x 1 }. Perinnöllisyyden nojalla A 1 I.

811312A Tietorakenteet ja algoritmit Kertausta jälkiosasta

Puiden karakterisointi

Graafit ja verkot. Joukko solmuja ja joukko järjestämättömiä solmupareja. eli haaroja. Joukko solmuja ja joukko järjestettyjä solmupareja eli kaaria

Malliratkaisut Demot

v 8 v 9 v 5 C v 3 v 4

58131 Tietorakenteet ja algoritmit (kevät 2014) Uusinta- ja erilliskoe, , vastauksia

13 Lyhimmät painotetut polut

Tehtävä 4 : 2. b a+1 (mod 3)

Olkoon seuraavaksi G 2 sellainen tasan n solmua sisältävä suunnattu verkko,

keskenään isomorfiset? (Perustele!) Ratkaisu. Ovat. Tämän näkee indeksoimalla kärjet kuvan osoittamalla tavalla: a 1 b 3 a 5

Näin ollen saadaan tulos rad(g) diam(g). Toisaalta huomataan, että verkon G kaikilla solmuilla x ja y pätee kolmioepäyhtälön nojalla havainto

811312A Tietorakenteet ja algoritmit Kertausta jälkiosasta

14. Luennon sisältö. Kuljetustehtävä. Verkkoteoria ja optimointi. esimerkki. verkkoteorian optimointitehtäviä verkon virittävä puu lyhimmät polut

Tehtävä 8 : 1. Tehtävä 8 : 2

Algoritmit 2. Luento 11 Ti Timo Männikkö

Pienin virittävä puu (minimum spanning tree)

Hakupuut. tässä luvussa tarkastelemme puita tiedon tallennusrakenteina

Jos d-kohdan vasemmalla puolella perusjoukkona on X, niin oikealla puolella

Algoritmit 1. Luento 13 Ma Timo Männikkö

Algoritmit 1. Luento 7 Ti Timo Männikkö

Ei-yhteydettömät kielet [Sipser luku 2.3]

58131 Tietorakenteet ja algoritmit (kevät 2013) Kurssikoe 2, , vastauksia

isomeerejä yhteensä yhdeksän kappaletta.

Algoritmit 1. Luento 8 Ke Timo Männikkö

Algoritmit 1. Luento 13 Ti Timo Männikkö

58131 Tietorakenteet ja algoritmit Uusinta- ja erilliskoe ratkaisuja (Jyrki Kivinen)

Automaatit. Muodolliset kielet

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

Algoritmit 2. Luento 6 To Timo Männikkö

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

Eulerin verkkojen karakterisointi

AVL-puut. eräs tapa tasapainottaa binäärihakupuu siten, että korkeus on O(log n) kun puussa on n avainta

Äärellisten mallien teoria

Voidaanko verkkoteoriaa opettaa lukiolaisille?

811312A Tietorakenteet ja algoritmit V Verkkojen algoritmeja Osa 2 : Kruskalin ja Dijkstran algoritmit

Johdatus verkkoteoriaan luento Netspace

0 v i v j / E, M ij = 1 v i v j E.

a k+1 = 2a k + 1 = 2(2 k 1) + 1 = 2 k+1 1. xxxxxx xxxxxx xxxxxx xxxxxx

Eräs keskeinen algoritmien suunnittelutekniikka on. Palauta ongelma johonkin tunnettuun verkko-ongelmaan.

Königsbergin sillat. Königsberg 1700-luvulla. Leonhard Euler ( )

Johdatus diskreettiin matematiikkaan Harjoitus 7,

Puzzle-SM Loppukilpailu Oulu

Onko kuvaukset injektioita? Ovatko ne surjektioita? Bijektioita?

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa II

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa II

58131 Tietorakenteet Erilliskoe , ratkaisuja (Jyrki Kivinen)

Kantavektorien kuvavektorit määräävät lineaarikuvauksen

Liite: Verkot. TKK (c) Ilkka Mellin (2004) 1

3. Hakupuut. B-puu on hakupuun laji, joka sopii mm. tietokantasovelluksiin, joissa rakenne on talletettu kiintolevylle eikä keskusmuistiin.

Matematiikan peruskurssi 2

Ominaisarvot ja ominaisvektorit 140 / 170

Tehtävä 10 : 1. Tehtävä 10 : 2

10. Painotetut graafit

Epädeterministisen Turingin koneen N laskentaa syötteellä x on usein hyödyllistä ajatella laskentapuuna

Harjoitus 3 ( )

Mitään muita operaatioita symbolille ei ole määritelty! < a kaikilla kokonaisluvuilla a, + a = kaikilla kokonaisluvuilla a.

Miten osoitetaan joukot samoiksi?

Liite 2: Verkot ja todennäköisyyslaskenta

Kesälukio 2000 PK2 Tauluharjoituksia I Mallivastaukset

Algoritmit 2. Luento 12 Ke Timo Männikkö

Induktiotodistus: Tapaus n = 0 selvä; ol. väite pätee kun n < m.

Silmukkaoptimoinnista

Algoritmit 2. Luento 9 Ti Timo Männikkö

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä, todistuksia ym., osa I

Algoritmit 1. Luento 9 Ti Timo Männikkö

Johdatus verkkoteoriaan luento Netspace

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä, todistuksia ym., osa I

(a) Kyllä. Jokainen lähtöjoukon alkio kuvautuu täsmälleen yhteen maalijoukon alkioon.

Luonnollisen päättelyn luotettavuus

Algoritmit 2. Luento 5 Ti Timo Männikkö

Näytetään nyt relaatioon liittyvien ekvivalenssiluokkien olevan verkon G lohkojen särmäjoukkoja. Olkoon siis f verkon G jokin särmä.

MATEMATIIKAN JA TILASTOTIETEEN LAITOS Analyysi I Harjoitus alkavalle viikolle Ratkaisuehdotuksia (7 sivua) (S.M)

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

Matematiikassa väitelauseet ovat usein muotoa: jos P on totta, niin Q on totta.

10. Painotetut graafit

Calkinin-Wiln jono 1/2 2/2 3/2 4/2 5/2 6/2... 1/3 2/3 3/3 4/3 5/3 6/3... 1/4 2/4 3/4 4/4 5/4 6/4... 1/5 2/5 3/5 4/5 5/5 6/5...

Harjoitus 3 ( )

5.1 Semanttisten puiden muodostaminen

811312A Tietorakenteet ja algoritmit, , Harjoitus 7, ratkaisu

Äärellisten mallien teoria

Topologia Syksy 2010 Harjoitus 4. (1) Keksi funktio f ja suljetut välit A i R 1, i = 1, 2,... siten, että f : R 1 R 1, f Ai on jatkuva jokaisella i N,

Yhtäpitävyys. Aikaisemmin osoitettiin, että n on parillinen (oletus) n 2 on parillinen (väite).

2. Seuraavassa kuvassa on verkon solmujen topologinen järjestys: x t v q z u s y w r. Kuva 1: Tehtävän 2 solmut järjestettynä topologisesti.

Transkriptio:

iskreetti matematiikka, syksy 00 arjoitus, ratkaisuista. seta 8 nollaa ja 8 ykköstä renkaaksi niin, että jokainen yhdistelmä 0000, 000,..., esiintyy täsmälleen kerran. Vihje: Tulkitse de ruijnin jonon etsimiseksi sopivassa aakkostossa, sopivalle sanapituudelle. Ratkaisu. Tulkitaan de ruijnin jonon etsimiseksi aakkostossa S := {0, } sanapituudelle n =. Neljän pituisia sanoja on N = n = kpl. Tässä X = S n = S = {000, 00, 00, 0, 00, 0, 0, }, U = S n = S = {0000,..., }, ja Ψ : S n (S n ) on yhden kirjaimen siirros Ψ(x x x x ) = (x x x, x x x ). Kuvataan kaikki -binääriluvut yllä kuvatulla tavalla: Ψ(0000) = (000, 000) Ψ(000) = (000, 00) Ψ(000) = (00, 00) Ψ(00) = (00, 0) Ψ(000) = (00, 00) Ψ(00) = (00, 0) Ψ(00) = (0, 0) Ψ(0) = (0, ) Ψ(000) = (00, 000) Ψ(00) = (00, 00) Ψ(00) = (0, 00) Ψ(0) = (0, 0) Ψ(00) = (0, 00) Ψ(0) = (0, 0) Ψ(0) = (, 0) Ψ() = (, ) tsitään nyt ulerin polku p, jolloin saadaan sellainen de ruijnin jono, että kolmen numeron sarjat ovat solmuja ja neljän nuolia; ks. kuvio 000 00 00 00 0 0 0 räs ratkaisu on de ruijnin jono: 00000000(000). Muitakin ratkaisuja on!

. Olkoon äärellinen suunnattu juurellinen puu, jossa on k lehteä, h haarasolmua ja jokaisella haarasolmulla d kappaletta seuraajia. Osoita, että (d )h = k. Ratkaisu. Olkoon = (X, U, Ψ) juurellinen suunnattu puu, haaroilla d seuraajaa, haaroja h, lehtiä k. simerkiksi kun d =, h = ja k = 9, on puu seuraavanlainen y u x Jokainen solmu on haara tai lehti, joten #X = h + k. Jos u U, on olemassa täsmälleen yksi haarasolmu x ja sen seuraaja y, joille Ψ(u) = (x, y). Täten nuolia on #U = hd kappaletta. Koska puussa #X = #U +, on eli (d )h = k. #X = h + k = #U + = hd +,. Näytä seuraavat verkot isomorfisiksi määritelmän mukaan, ts. keksi sopivat bijektiot solmujoukkojen ja kaarijoukkojen välille, sekä tarkasta sitten itse isomorfisuusvaatimus. e 8 x e y f y x e e e x e e f f f f 9 y e f x x 9 8 f f e y = (X,, ψ) = (Y,, θ) y f Ratkaisu. Tutkimalla rinnakkaisen kaarten ja luuppien tilannetta päästään jyvälle: Määritellään f(x ) := y ja f(x ) := y. Sitten päätellään f(x ) := y ja f(x ) := y ja lopuksi f(x ) := y. delleen muodostetaan g: f(x ) = y f(x ) = y f(x ) = y f(x ) = y f(x ) = y g(e ) = f g(e ) = f g(e ) = f g(e ) = f g(e ) = f g(e ) = f g(e ) = f g(e 8 ) = f 8 g(e 9 ) = f 9

Tarkastus osoittaa, että isomorfisuus on totta: Ψ(e ) = {x, x } ja Θ(g(e )) = Θ(f ) = {y, y } = {f(x ), f(x )} Ψ(e ) = {x, x } ja Θ(g(e )) = Θ(f ) = {y, y } = {f(x ), f(x )} Ψ(e ) = {x, x } ja Θ(g(e )) = Θ(f ) = {y, y } = {f(x ), f(x )} Ψ(e ) = {x, x } ja Θ(g(e )) = Θ(f ) = {y, y } = {f(x ), f(x )} Ψ(e ) = {x, x } ja Θ(g(e )) = Θ(f ) = {y, y } = {f(x ), f(x )} Ψ(e ) = {x, x } ja Θ(g(e )) = Θ(f ) = {y, y } = {f(x ), f(x )} Ψ(e ) = {x, x } ja Θ(g(e )) = Θ(f ) = {y, y } = {f(x ), f(x )} Ψ(e 8 ) = {x, x } ja Θ(g(e 8 )) = Θ(f 8 ) = {y, y } = {f(x ), f(x )} Ψ(e 9 ) = {x, x } ja Θ(g(e 9 )) = Θ(f 9 ) = {y, y } = {f(x ), f(x )}. Ovatko seuraavat verkot isomorfiset? Ratkaisu. ivät, sillä esimerkiksi oikeanpuoleisessa on -pituisia suljettuja ketjuja, vasemmanpuoleisessa ei.. Piirrä kaikki suunnatut puut, joilla on solmut,, ja sekä juurena solmu. Kuinka monta eri isomorfiatyyppiä niitä on? Ratkaisu.. tyyppi, kpl. tyyppi, kpl. tyyppi, kpl. tyyppi, kpl. Onko seuraavan matriisin kuvaama verkko tasoverkko? 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Ratkaisu. Verkko on seuraavannäköinen:

0 9 8 Osoitetaan Kuratowskin lauseen perusteella, että verkko ei ole tasoverkko: etsitään K :ksi supistuva aliverkko. Olkoot X := {,,,..., 0} ja Y := {,,,, }. Siirellään solmuja sopivasti (voi esimerkiksi käyttää jotain piirto-ohjelmaa tai dynaamisen geometrian ohjelmaa kuten eoebra, tai vaikka nappeja ja lankoja etc.): Nyt d (y) kaikilla y Y ja jokaisesta y on pääsy jokaiseen jotakin kautta (, 8, 9). Saadaan aliverkko 8 9 josta edelleen saadaan K poistamalla -asteiset solmut, 8 ja 9. Kuratowskin lauseen perusteella se ei ole tasoverkko, koska on olemassa aliverkko, josta saadaan tietyillä sallituilla operaatioilla Kuratowskin verkko K (tai K, ).

. tsi lyhimmät ketjut verkon solmusta muihin solmuihin. Ratkaisu. Lyhimmät ketjut solmusta muihin solmuihin saadaan ijkstran menetelmällä kasvattamalla lähtösolmusta lähtien virittävä puu: vaihe solmut kaari paino ) solmu ) solmu {, } ) solmu {, } ) solmu {, } ) solmu {, } ) solmu {, } ) solmu {, } 8) solmu {, } ) ) ) ) ) ) 8) Paino yhteensä. Lyhimmät ketjut solmusta saadaan helposti virittävästä puusta, jossa on vain yksi reitti lähtösolmusta kuhunkin solmuun: 0 8. tsi tehtävän verkosta minimaalinen virittävä puu a) Primin menetelmällä. b) Krushkalin menetelmällä. Ratkaisu. a) alvin virittävä puu saadaan Primin menetelmässä lähtemällä rakentamaan puuta halvimmasta kaaresta ja valiten puuhun lisäoksia aina halvimmasta päästä. Mukaan otetaan vaiheittain

Puun hinta on yhteensä. vaihe solmut kaari paino ) solmut ja {, } ) solmu {, } ) solmu {, } ) solmu {, } ) solmu {, } ) solmu {, } ) solmu {, } ) ) ) ) ) ) ) b) alvin virittävä puu saadaan Krushkalin menetelmässä lähtemällä rakentamaan puuta halvimmasta kaaresta ja valiten aina halvin mahdollinen, pitäen kuitenkin syntyvä aliverkko syklittömänä. Mukaan otetaan vaiheittain Puun hinta on yhteensä. vaihe solmut kaari paino ) solmut ja {, } ) solmut ja {, } ) solmu {, } ) {, } ) solmu {, } ) solmu {, } 8) solmu {, } ) ) ) ) ) ) )