- •Глава 16. Специальные циклы и метрика графов 345
- •Глава 17. Графовые инварианты 404
- •Введение
- •Цели и задачи преподавания дисциплины «дискретная математика»
- •Модуль 1. Основы Теории множеств (2 кредита)
- •Комплексная цель и задачи изучения модуля
- •Глава 1. Исчисление множеств
- •1.1. Понятие множества
- •1.2. Способы задания множеств
- •1.3. Подмножество
- •2. Пустое множество не имеет собственных и истинных подмножеств.
- •3. Одноэлементное множество имеет два подмножества - сaмo себя и , т.Е. Не имеет собственных подмножеств.
- •Множество – это многое, мыслимое как единое.
- •Глава 2. Операции над множествами
- •2.1. Объединение множеств
- •2.2. Пересечение множеств
- •2.3. Разность множеств
- •2.4. Дополнение множества
- •2.5. Тождества алгебры множеств
- •2.6. Доказательства тождеств с множествами
- •Глава 3. Упорядоченные множества
- •3.1. Кортеж (Упорядоченное множество)
- •3.2. Декартово произведение
- •3.3. Операция проектирования множеств
- •3.4. График
- •Декартово произведение множеств позволяет перейти к графическому представлению упорядоченных множеств.
- •Глава 4. Отношения
- •4.1. Основные понятия отношений
- •4.2. Основные свойства отношений
- •4.3. Операции над отношениями
- •4.4. Основные свойства специальных отношений
- •4.5. Разбиение множеств
- •4.6. Отношение порядка
- •Использование отношений позволяет строить модели взаимосвязей между любыми обьектами в природе.
- •5. Соответствия
- •5.1. Определение соответствия
- •5.2. Операции над соответствиями
- •5.3. Понятия образа и прообраза при соответствии
- •5.4. Доказательства тождеств с соответствиями
- •5.5. Основные свойства соответствий
- •5.6. Функция
- •Глава 6. Упорядоченные бесконечные множества
- •6.1. Основные сведения об упорядоченных бесконечных множествах
- •6.2. Проблема континуума
- •Глава 7. Основные понятия теории мультимножеств
- •7.1. Понятие мультимножества
- •7.2. Операции над мультимножествами
- •Возможность многократного вхождения элементов в мультимножество создает новое качество и позволяет расширить класс описываемых, анализируемых и синтезируемых математических объектов.
- •8. Нечеткие множества
- •8.1. Нечеткие высказывания
- •8.2. Операции над нечеткими множествами
- •8.3. Нечеткие отношения и соответствия
- •Тестовые задания к модулю 1
- •24. Множество называется графиком, если каждый его элемент ...
- •25. Соответствие может быть задано … способом.
- •Критерии оценки
- •Нечеткие и приближенные высказывания, множества, соответствия и отношения позволяют формально задавать расплывчатую информацию в виде, удобном для обработки на эвм.
- •Глоссарий к модулю 1
- •Глава 1.
- •Глава 2.
- •Глава 3.
- •Глава 4.
- •Глава 5.
- •Глава 6.
- •Глава 7.
- •Глава 8.
- •Галилей Модуль 2. Основы теории алгоритмов (1,5 кредита) Комплексная цель и задачи изучения модуля
- •Глава 9. Введение в теорию алгоритмов
- •9.1. Понятие алгоритма
- •9.2. Основные свойства алгоритмов
- •9.3. Классификация алгоритмов
- •Контрольные вопросы
- •Задания для самостоятельной работы
- •10.1. Преобразование слов в произвольных абстрактных алфавитах
- •10.2. Числовые функции
- •10.3. Построение алгоритмов по принципу «разделяй и властвуй»
- •10.4. Представление алгоритма в виде детерминированного устройства
- •10.5. Универсальные схемы алгоритмов
- •10.5. “Жадные” алгоритмы
- •10.6. Нечеткие (расплывчатые) алгоритмы
- •Контрольные вопросы
- •Задания для самостоятельной работы
- •11.1. Анализ алгоритмов
- •11.2. Сложность алгоритмов
- •Контрольные вопросы
- •Задания для самостоятельной работы
- •Тестовые задания к модулю 2
- •Критерии оценки
- •Модуль 3. Алгебра логики (1,5 кредита) Комплексная цель и задачи изучения модуля
- •Глава 12. Элементы алгебры логики
- •12.1. Логические функции
- •12.2. Основные логические тождества и законы
- •12.3. Булевы функции одной и двух переменных
- •Контрольные вопросы
- •Задания для самостоятельной работы
- •13.1. Дизъюнктивная и конъюнктивная нормальные формы
- •13.2. Способы перехода от нормальных к совершенным нормальным формам
- •2. Графический способ.
- •13.4. Функциональная полнота бф
- •13.3. Алгебра Жегалкина
- •Контрольные вопросы
- •Задания для самостоятельной работы
- •14.1. Реализация булевых функций
- •14.2. Минимизация булевых функций
- •14.3. Карты Карно
- •14.4. Метод Квайна - Мак-Класски
- •14.5. Переход от бф к простейшим комбинационным схемам
- •Контрольные вопросы
- •Задания для самостоятельной работы
- •Критерии оценки
- •Глоссарий к модулю 3
- •Модуль 4. Основы Теории графОв (2 кредита) Комплексная цель и задачи изучения модуля
- •Глава 15. Введение в теорию графов
- •15.1. Способы задания графов и виды графов
- •15.1.1. Способы задания графов
- •15.1.2. Виды графов
- •15.1.3. Нечеткие неориентированные графы
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •15.2. Маршруты, цепи, циклы
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •При моделировании систем модели и алгоритмы нахождения маршрутов, цепей, циклов, разрезов, связности графов позволяют строить эффективные алгоритмы преобразования графов.
- •15.3. Нахождение кратчайших маршрутов (цепей)
- •15.3.1. Алгоритм Форда
- •15.3.2. Алгоритм Дейкстры
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •Алгоритмы Форда и Дейкстры являются эффективным способом определения кратчайшей по стоимости цепи между двумя вершинами графа.
- •Глава 16. Специальные циклы и метрика графов
- •16.1. Эйлеровы и гамильтоновы цепи и циклы
- •16.1.1. Связь между эйлеровыми и гамильтоновыми графами
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •16.2. Алгоритмы построения гамильтонова цикла
- •16.2.1. Алгоритм Робертса ─ Флореса
- •16.2.2. Алгебраический метод
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •16.3. Задача о коммивояжере и алгоритмы ее решения
- •16.3.1. Алгоритм Хелда и Карпа
- •16.3.2. Геометрический метод решения
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •16.4. Расстояния на графах
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •16.5. Деревья
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •Глава 17. Графовые инварианты
- •17.1. Цикломатическое и хроматическое числа графа
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •17.2. Числа внутренней и внешней устойчивости графа
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •Числа внутренней и внешней устойчивости относятся к инвариантам графа. Они позволяют определить специальные группы вершин в графах.
- •17.3. Планарность графов
- •17.3.1. Плоские и планарные графы
- •17.3.2. Эвристики для определения планарности
- •17.3.3. Минимизация пересечений ребер графов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •17.4. Ориентированные графы
- •17.4.1. Способы задания
- •17.4.2. Решение стандартных графовых задач с использованием орграфов
- •17.4.3. Выделение сильносвязных компонент
- •17.4.4. Нечеткие ориентированные графы
- •Примеры решения задач
- •Вопросы
- •Задания для самостоятельной работы
- •175 Гиперграфы
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •Тестовые задания к модулю 4
- •Критерии оценки
- •Глоссарий к модулю 4 Глоссарий к главе 1
- •Глоссарий к главе 2
- •Глоссарий к главе 3
- •Библиографический комментарий
- •Литература
- •Заключение
- •Приложение 1
- •Учебное издание Гладков Леонид Анатольевич, Курейчик Владимир Викторович, Курейчик Виктор Михайлович
Контрольные вопросы
1. Назовите основные виды универсальных алгоритмических моделей.
2. Что представляет собой первая алгоритмическая модель?
3. В чем заключается преобразование слов в произвольных абстрактных алфавитах?
4. Что такое алфавитный оператор?
5. Дайте различные определения алгоритма на основе первой алгоритмической модели.
6. Какие алгоритмы являются равными, а какие – эквивалентными?
7. Определите вторую алгоритмическую модель.
8. Каким образом строятся рекурсивные алгоритмы?
9. Что такое алгоритмы, сопутствующие рекурсивным функциям?
10. Что такое рекурсивные и частично рекурсивные функции?
11. Определите операторы суперпозиции, подстановки и рекурсии.
12. Сформулируйте тезис Черча.
13. В чем заключается метод «разделяй и властвуй»?
14. Постройте третью алгоритмическую модель
15. Опишите принцип работы машины Тьюринга.
16. Приведите правила построения алгоритмов Ван-Хао.
17. Приведите основные правила построения логических схем алгоритмов (ЛСА).
18. В чем заключаются правила построения алгоритмов Маркова?
19. Определите основную идею графических схем алгоритмов (ГСА).
20. Приведите основные правила построения структурных схем алгоритмов.
21. В чем основная идея словесного описания алгоритма?
22. Что представляют собой «жадные» алгоритмы?
23. Для каких задач целесообразно применять «жадные» алгоритмы?
24. Дайте определение нечеткого (расплывчатого) алгоритма.
25. Что такое расплывчатая и лингвистическая переменные?
Задания для самостоятельной работы
Постройте пример первой алгоритмической модели.
Постройте пример второй алгоритмической модели.
Постройте пример третьей алгоритмической модели.
4. Запишите словесный алгоритм упорядочивания массива из n чисел в порядке возрастания.
5. Запишите словесный алгоритм для вычисления среднего арифметического и наибольшего значений элементов массива целых чисел размерностью до 70.
6. Запишите алгоритм Ван-Хао для вычисления среднего арифметического значения элементов массива чисел размерностью до 20.
7. Составить словесный алгоритм определения элементов множества Z, если Z = X \ Y, где X, Y - множества (|X| = N, |Y| = M).
8. Составить ЛСА поиска наибольшего элемента массива Aij, где i = 1, 2, ...,10; j = 1, 2, ..., 20.
9. Составить ГСА вычисления по формуле K!
10. Составить ГСА нахождения одинаковых чисел в одномерном массиве длины n.
11.
Запишите ГСА
вычисления по формуле:
.
12.
Составить структурную схему алгоритма
вычисления по формуле:
.
13.
Составить ЛСА
вычисления по формуле:
.
14.
Составить структурную схему алгоритма
вычисления по формуле:
,
где
.
15.
Составить ЛСА
алгоритма вычисления по формуле:
.
16. Составьте логическую схему алгоритма сортировки для массива А = (3, 41, 52, 26, 38, 57, 9, 49).
17. Приведите пример использования «жадного» алгоритма для решения задачи нахождения наибольшего числа в массиве А = (13, 41, 89, 26, 38, 57, 9, 49).
18. Составьте нечеткий алгоритм перехода перекрестка с односторонним движением.
19. Составьте нечеткий алгоритм перехода перекрестка с двусторонним движением.
Модель – это копия или аналог изучаемого явления или процесса, отражающая существенные свойства моделируемого объекта с точки зрения исследователя. Математическая модель – это приближенное описание какого-либо класса явлений внешнего мира, выраженное с помощью математической символики. Использование таких моделей позволяет строить эффективные схемы алгоритмов.
Глава 11. Сложность алгоритмов
Не рассуждайте о том, почему происходит какое-то явление – описывайте его количественно.
Галилей
Временная сложность алгоритма, полиномиальные и экспоненциальные алгоритмы, анализ алгоритмов
ЦЕЛИ
Освоив эту главу, учащиеся должны уметь и знать:
определять временную сложность алгоритмов;
определять полиномиальные и экспоненциальные алгоритмы;
анализировать алгоритмы.
