Kombinatorikai algoritmusok

Dátum
2006-08-02T09:49:51Z
Folyóirat címe
Folyóirat ISSN
Kötet címe (évfolyam száma)
Kiadó
Absztrakt

Ez a dolgozat hasznos lehet a matematikát tanulóknak, egyetemi hallgatóknak egyaránt, de mindenekelőtt a matematikatanároknak, akik számítógépükön matematikai kísérleteket szeretnének végezni. Aki alaposan áttanulmányozza ezt a pár oldalt, az aktívan megismerkedhet – ha csak kis részével is – a matematika egyik alapvető ágával, a kombinatorikával.A dolgozat nyolc részből áll, mindegyik rész külön-külön is feldolgozható, és mindegyik rész végén találhatóak feladatok, melyek a megoldott problémák megértése után könnyen megoldhatóak, pár feladathoz a dolgozat végén útmutató is található. Az első részben a fontosabb rendezési algoritmusokat - a válogató rendezés, beszúró rendezés, shell rendezés, gyorsrendezés, ládarendezés - ismerhetjük meg. A második rész keresési algoritmusokról szól - egy n elemű halmaz k. elemét keresve több gondolat is célravezető lehet. A leggyorsabb az, ha egy olyan eljárást alkalmazunk, amelyik átrendez egy a[1..n] tömböt úgy, hogy például a középső elem előtt csak nála kisebb vagy egyenlő, utána csak nála nagyobb vagy egyenlő számok legyenek, és rekurzív módon ott folytatjuk az eljárást amelyik részben lehet a keresett elem. A harmadik részben a bináris kereséssel foglalkozunk. Azokat az értékeket, amelyek között keresünk, magunk állítjuk elő: ez a egészrész(ti) (i = 1, 2, …, n) sorozat lesz, ahol t=1+√5/2. Ha a tömbben a keresett elem nem fordul elő, akkor n+1-et ad vissza. Több megoldást is adunk. A második esetben függvény nélkül oldjuk meg a feladatot, hogy a sikertelen keresést is közvetlenül jelezni tudjuk. Ez függvénnyel nem volna lehetséges, mivel a visszatérési érték a függvénnyel azonos típusú kell legyen. A harmadik programmal az 1, 2, 2, 3, 3, 3, …, n, n, …, n rendezett sorozatból a keresett számot annyiszor íratjuk ki, ahányszor az előfordul benne. A negyedik részben a bináris kitalálás témakörrel foglalkozunk, a számítógép minimális számú igen-nem válaszok segítségével találja ki, hogy melyik számra gondoltunk. Az ötödik részben az n_királynő problémával foglalkozunk. Például n = 8 esetén egy 8 x 8-as sakktáblán úgy helyezünk el 8 királynőt, hogy azok ne üssék egymást. Ez egy szép példa a visszalépéses eljárásmódra. Itt a probléma történetével is megismerkedhetünk. A hatodik részben betekintést nyerhetünk a permutációk világába, olyan érdekes programokon át, mint a ciklusokba szedés és a Jozefusz-permutáció. Egy kör alakú asztal körül n db ember ül. Körbejárva minden m-ediket kizárjuk, és a későbbi számlálásba nem számítjuk bele. A kizárt emberek sorszámából alkotott sorozatot (n,m)-Jozefusz-permutációnak hívjuk A hetedik részben kétszemélyes játékokkal foglalkozunk. A Nim és Négyzetes_Nim kőhalommal játszott játékokat ismerhetjük meg, és Withoff játékát, mely egy régi kínai játék, egy szép matematikai elmélettel. A nyolcadik részben a részösszeg problémával foglalkozunk. Ezt a híres problémát egy speciális esettel oldjuk meg: Ábel és Káin n darab aranyrögöt örökölnek. √1, √2, ..., √n uncia súllyal. Alkossunk két halmot ezekből, melyek a lehető legkevésbé különböznek egymástól. Egy jó, de nem szükségszerűen a legjobb megoldást adja az FFD heurisztika, az optimális megoldást a részöszeg program segítségével kapjuk. A fejezethez tartozó feladatok között megtaláljuk a rendezés egy érdekes alkalmazását, az arany permutációt. Az n számpárok (i, modf(it)), i = 1, ..., n rendezését fogjuk elvégezni, a második koordináta szerint, ahol t= √5-1/2. Az első koordinátákat adja vissza a program. Az eredmény az ún. arany permutáció 1..n-ig. A megfelelő programokkal megvizsgáljuk az arany permutáció meglepő tulajdonságait.

Leírás
Kulcsszavak
rendezés, keresés, n-királynő, permutációk, játékok, részösszeg, FFD
Forrás