Αναζήτηση Κατά Πλάτος

Σχετικά έγγραφα
Αναζήτηση Κατά Πλάτος

Αναζήτηση Κατά Πλάτος

Αναζήτηση Κατά Πλάτος

Αλγόριθµοι Γραφηµάτων

Αναζήτηση Κατά Βάθος. Επιµέλεια διαφανειών:. Φωτάκης διαφάνειες για SCC: A. Παγουρτζής. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Αναζήτηση Κατά Βάθος. ιδάσκοντες: Σ. Ζάχος,. Φωτάκης Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Αναζήτηση Κατά Βάθος. Επιμέλεια διαφανειών: Δ. Φωτάκης Συμπληρώσεις: Α. Παγουρτζής. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Αναζήτηση Κατά Βάθος. ιδάσκοντες: Σ. Ζάχος,. Φωτάκης Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Θεωρία Γραφημάτων: Ορολογία και Βασικές Έννοιες

Θεωρία Γραφημάτων: Ορολογία και Βασικές Έννοιες

ΠΛΗ 20, 4 η ΟΣΣ: Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

ΠΛΗ 20, 4 η ΟΣΣ: Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Συντομότερες Διαδρομές

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών

Συντομότερες ιαδρομές

Συντομότερες ιαδρομές

ΠΛΗ 20, 4 η ΟΣΣ: Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Συντομότερες Διαδρομές

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών

έντρα ιδάσκοντες:. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

Συντομότερες ιαδρομές

ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

ΠΛΗ 20, 6 η ΟΣΣ: Δέντρα Εξετάσεις

Κεφάλαιο 3. Γραφήµατα v1.0 ( ) Χρησιµοποιήθηκε υλικό από τις αγγλικές διαφάνειες του Kevin Wayne.

Ελάχιστο Συνδετικό Δέντρο

Ελάχιστο Συνδετικό Δέντρο

Ελάχιστο Συνδετικό έντρο

Ελάχιστο Συνδετικό έντρο

Μη κατευθυνόµενα γραφήµατα. Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (1) Υπογραφήµατα.

Ελάχιστο Συνδετικό Δέντρο

Μετασχηματισμοί, Αναπαράσταση και Ισομορφισμός Γραφημάτων

Ενότητα 5: Αλγόριθμοι γράφων και δικτύων

Κεφάλαιο 3. Γραφήµατα v1.1 ( ) Χρησιµοποιήθηκε υλικό από τις αγγλικές διαφάνειες του Kevin Wayne.

Μέγιστη Ροή Ελάχιστη Τομή

Γράφοι: κατευθυνόμενοι και μη

u v 4 w G 2 G 1 u v w x y z 4

6η Διάλεξη Διάσχιση Γράφων και Δέντρων

... a b c d. b d a c

Αλγόριθμοι και πολυπλοκότητα: 4 η σειρά ασκήσεων ΣΗΜΜΥ - Ε.Μ.Π.

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

Σχέση Μερικής ιάταξης Σχέση Μερικής ιάταξης (ή µερική διάταξη): ανακλαστική, αντισυµµετρική, και µεταβατική. Αριθµοί: α β (αλλά όχι α < β), α β, Σύνολ

ιµελής Σχέση ιατεταγµένο ζεύγος (α, β): ύο αντικείµενα (όχι κατ ανάγκη διαφορετικά) σε καθορισµένη σειρά. Γενίκευση: διατεταγµένη τριάδα (α, β, γ), δι

ΠΛΗ 20, 5 η ΟΣΣ: Θεωρία Γραφημάτων

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

jτο πλήθος των ταξιδιών που κάνει η αεροσυνοδός µέχρι την j ηµέρα. Σχηµατίζω µία ακολουθία που αποτελείται από τα a.

Μέγιστη Ροή Ελάχιστη Τομή

(elementary graph algorithms)

ΠΛΗ 20, 5 η ΟΣΣ: Θεωρία Γραφημάτων

Κατευθυνόµενα γραφήµατα. Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (1) Πολυγραφήµατα (Multigraphs)

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Παράδειγµα (4) Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (2) Ορέστης Τελέλης. Τµήµα Ψηφιακών Συστηµάτων, Πανεπιστήµιο Πειραιώς. v 2. u 3.

Κεφάλαιο 3. Γραφήματα. v1.3 ( ) Χρησιμοποιήθηκε υλικό από τις αγγλικές διαφάνειες του Kevin Wayne.

Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη

Στοιχεία Θεωρίας Γράφων (Graph Theory)

Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (1)

Σχέσεις. Διμελής Σχέση. ΣτοΊδιοΣύνολο. Αναπαράσταση

Σχέσεις. ιδάσκοντες:. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Δομές Δεδομένων. Δημήτρης Μιχαήλ. Γραφήματα. Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεματικής Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο

Διδάσκοντες: Δ. Φωτάκης, Δ. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών: Δ. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Αλγόριθµοι και Πολυπλοκότητα

3η Σειρά Γραπτών Ασκήσεων

Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (2)

Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (3)

Απαρίθµηση Μονοπατιών. Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (3) Μονοπάτια και Κυκλώµατα Euler. Ορέστης Τελέλης

1 Διάσχιση κατευθυνόμενων γραφημάτων

ΤΕΙ ΛΑΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Πληροφοριακά Συστήματα Διοίκησης (ΜΒΑ) Ενότητα 1: Δικτυωτή Ανάλυση (Θεωρία Γράφων)

Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη

Γράφοι. Αλγόριθμοι και πολυπλοκότητα. Στάθης Ζάχος, Δημήτρης Φωτάκης

ΠΛΗ111. Ανοιξη Μάθηµα 10 ο. Γράφοι. Τµήµα Ηλεκτρονικών Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Πολυτεχνείο Κρήτης

Ενότητα 10 Γράφοι (ή Γραφήµατα)

Συντομότερα Μονοπάτια για Όλα τα Ζεύγη Κορυφών

Μονοπάτια και Κυκλώµατα Euler. Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (3,4) Παραδείγµατα. Κριτήρια Υπαρξης.

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ

Outline 1 Άσκηση 1: Εφαρμογές BFS DFS 2 Άσκηση 2: Μια Συνάρτηση Κόστους σε Κατευθυνόμενα Γραφήματα 3 Άσκηση 3: Ανάλυση Ασφάλειας 4 Άσκηση 4: Το Σύνολο

Σχέσεις Μερικής ιάταξης

Διαπεράσεις Μη Κατευθυνόμενων Γραφημάτων

Αλγόριθμοι Γραφημάτων

Ελάχιστα Γεννητορικά ένδρα

Outline 1 Άσκηση 1 2 Άσκηση 2 3 Άσκηση 3 4 Άσκηση 4 5 Άσκηση 5 6 Προγραμματιστική Άσκηση 1 7 Προγραμματιστική Άσκηση 2 (CoReLab - NTUA) Αλγόριθμοι - 3

ΠΛΗ 20, 5 η ΟΣΣ: Θεωρία Γραφημάτων

Κατανεμημένα Συστήματα Ι

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

Σχέσεις Μερικής ιάταξης

βασικές έννοιες (τόμος Β)

ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη, Σ. Ζάχος,. Σούλιου

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ

Θεωρία Γραφημάτων και Εφαρμογές - Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Φεβρουάριος 2017

Κατανεμημένα Συστήματα Ι

Κεφάλαιο 3. Γραφήματα. ver. 21/12/2014. Χρησιμοποιήθηκε υλικό από τις αγγλικές διαφάνειες του Kevin Wayne.

Θεωρία Γραφημάτων 6η Διάλεξη

Θεωρία Γραφημάτων 4η Διάλεξη

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά. Θεωρία γράφων / γραφήµατα. Τι έχουµε δει µέχρι τώρα. Υπογράφηµα Γράφοι

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά. Θεωρία γράφων / γραφήµατα. Τι είδαµε την προηγούµενη φορά. Συνεκτικότητα Γράφοι

Ουρά Προτεραιότητας: Heap

Υπολογιστικό Πρόβληµα

Υπολογιστική Πολυπλοκότητα

Μέγιστη ροή. Κατευθυνόμενο γράφημα. Συνάρτηση χωρητικότητας. αφετηρίακός κόμβος. τερματικός κόμβος. Ροή δικτύου. με τις ακόλουθες ιδιότητες

Transcript:

Αναζήτηση Κατά Πλάτος Επιµέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

Γραφήµατα Μοντελοποίηση πολλών σηµαντικών προβληµάτων (π.χ. δίκτυα συνεκτικότητα, διαδροµές, δροµολόγηση ανάθεση πόρων, layouts, ). Γράφηµα G(V, E): V κορυφές Ε ακµές (ζεύγη σχετιζόµενων κορυφών) Τάξη V = n και µέγεθος E = m. Κατευθυνόµενα και µη-κατευθυνόµενα, απλά µη-κατευθ. Βάρη (µήκη) στις ακµές Αλγόριθµοι & Πολυπλοκότητα (Χειµώνας 01)

Γραφήµατα Βαθµός κορυφής deg(u): #ακµών εφαπτόµενων στη u. Κατευθυνόµενα: εισερχόµενος και εξερχόµενος βαθµός. Μη-κατευθυνόµενο G(V, E): ιαδροµή, µονοκονδυλιά, µονοπάτι (απλό). Κλειστή διαδροµή, κύκλωµα, κύκλος (απλός). Απόσταση d(u, v) (χωρίς και µε βάρη). Συνεκτικό: µονοπάτι µεταξύ κάθε ζεύγους κορυφών. έντρο: ακυκλικό συνεκτικό γράφηµα. άσος. 1 3 Αλγόριθµοι & Πολυπλοκότητα (Χειµώνας 01) 3

Υπο-Γραφήµατα Υπογράφηµα G (V, E ) του G(V, E) όταν V V και E E. Επικαλύπτον (spanning) όταν V = V, δηλ. έχει όλες τις κορυφές του αρχικού γραφήµατος. Επαγόµενο (induced) όταν δηλ. έχει όλες τις ακµές του αρχικού µεταξύ των επιλεγµένων κορυφών. 1 3 Αλγόριθµοι & Πολυπλοκότητα (Χειµώνας 01)

Αναπαράσταση Γραφηµάτων µε πίνακα γειτνίασης: Αν έχουµε βάρη, Μη-κατευθυνόµενο: συµµετρικός πίνακας. Αλγόριθµοι & Πολυπλοκότητα (Χειµώνας 01)

Αναπαράσταση Γραφηµάτων µε πίνακα γειτνίασης: Αν έχουµε βάρη, Μη-κατευθυνόµενο: συµµετρικός πίνακας. Χώρος Θ(n ). Άµεσος έλεγχος για ύπαρξη ακµής. Αλγόριθµοι & Πολυπλοκότητα (Χειµώνας 01)

Αναπαράσταση Γραφηµάτων µε λίστα γειτνίασης: γειτονικές κορυφές σε λίστα. Βάρη αποθηκεύονται στους κόµβους της λίστας. 1 3 / 1 3 / 3 1 / 3 / 3 / / Αλγόριθµοι & Πολυπλοκότητα (Χειµώνας 01)

Αναπαράσταση Γραφηµάτων µε λίστα γειτνίασης: γειτονικές κορυφές σε λίστα. Βάρη αποθηκεύονται στους κόµβους της λίστας. Χώρος Θ(m). Έλεγχος για ύπαρξη ακµής σε χρόνο Ο(deg(u)). 1 3 / 1 / 3 / 3 / / / Αλγόριθµοι & Πολυπλοκότητα (Χειµώνας 01)

Ασκήσεις Μετατροπή από µία αναπαράσταση σε άλλη; Τετράγωνο G (V, E ) γραφήµατος G(V, E) έχει ακµές µεταξύ κορυφών σε απόσταση στο G. ίνεται λίστα (πίνακας) γειτνίασης του αρχικού γραφήµατος. Να υπολογισθεί λίστα (πίνακας) γειτνίασης τετραγώνου. Ποιοι είναι οι αντίστοιχοι χρόνοι εκτέλεσης; Ανάστροφο (κατευθυνόµενο) γράφηµα G T (V, E T ) προκύπτει από αρχικό γράφηµα G(V, E) µε αντιστροφή φοράς ακµών. ίνεται λίστα (πίνακας) γειτνίασης του αρχικού γραφήµατος. Να υπολογισθεί λίστα (πίνακας) γειτνίασης ανάστροφου. Ποιοι είναι οι αντίστοιχοι χρόνοι εκτέλεσης; Αλγόριθµοι & Πολυπλοκότητα (Χειµώνας 01)

Εξερεύνηση Γραφηµάτων Συστηµατική «επίσκεψη» όλων των κορυφών και ακµών και εξαγωγή συµπερασµάτων σχετικά µε βασικές ιδιότητες: (Ισχυρά) συνεκτικές συνιστώσες. ιµερές γράφηµα. Γέφυρες και σηµεία κοπής. Τοπολογική διάταξη για DAG. 1 3 / 1 3 / 3 1 / 3 / 3 / Αλγόριθµοι & Πολυπλοκότητα (Χειµώνας 01) 10 /

Αναζήτηση Κατά Πλάτος (BFS) Εκκίνηση από αρχική κορυφή s και εξέλιξη σε φάσεις. 1 η φάση: εξερεύνηση γειτόνων s (σε απόσταση 1 από s). η φάση: εξερεύνηση γειτόνων κορυφών 1 ης φάσης που δεν έχουν εξερευνηθεί ακόµη (σε απόσταση από s). 3 η φάση: εξερεύνηση γειτόνων κορυφών ης φάσης που δεν έχουν εξερευνηθεί ακόµη (σε απόσταση 3 από s).. φάση k: εξερεύνηση γειτόνων κορυφών φάσης k 1 που δεν έχουν εξερευνηθεί ακόµη (σε απόσταση k από s). «Κατά Πλάτος»: ολοκληρώνει εξερεύνηση κορυφών σε απόσταση k από s πριν επεκταθεί σε κορυφές σε απόσταση k+1. Εξέλιξη αναζήτησης: BFS-δέντρο (ή δάσος). Αλγόριθµοι & Πολυπλοκότητα (Χειµώνας 01) 11

Αναζήτηση Κατά Πλάτος (BFS) Τρία είδη κορυφών: Ανεξερεύνητη: όχι επίσκεψη ακόµη. Υπο-εξέταση: επίσκεψη αλλά όχι εξερεύνηση γειτόνων. Εξερευνηµένη: επίσκεψη και εξερεύνηση γειτόνων. Κορυφές περνούν από παραπάνω στάδια µε αυτή τη σειρά. Αρχικά όλες οι κορυφές ανεξερεύνητες. Πρώτη επίσκεψη ανεξερεύνητης κορ. υπό-εξέταση. Επίσκεψη των γειτόνων υπο-εξέταση κορ. εξερευνηµένη. «Κατά Πλάτος»: σειρά που γίνονται υπο-εξέταση ίδια µε σειρά που γίνονται εξερευνηµένες. (FIFO) ουρά: εισαγωγή όταν γίνονται υπο-εξέταση και εξαγωγή για εξερεύνηση γειτόνων. Αλγόριθµοι & Πολυπλοκότητα (Χειµώνας 01) 1

Υλοποίηση Πίνακας κατάστασης: m[v] = { A, Y, E }. Πίνακας γονέων: p[v] = πατέρας v στο BFS-δάσος. Χρόνος εκτέλεσης Θ(n + m). Αλγόριθµοι & Πολυπλοκότητα (Χειµώνας 01) 13

Αλγόριθµοι & Πολυπλοκότητα (Χειµώνας 01) 1 s 1 3 1 Q Παράδειγµα s 1 3 Q s 1 3 Q s 1 3 Q s 1 3 Q s 1 3 3 Q s 1 3 Q s 1 3 Q

Παραδείγµατα Ιδιότητες BFS σε (α) πλήρες γράφηµα, (β) δέντρο, (γ) κύκλο. Ψευδοκώδικας ολοκληρώνεται µε κορυφές εξερευνηµένες ή ανεξερεύνητες. Αν γράφηµα συνεκτικό, όλες εξερευνηµένες. Αν όχι, εξερευνηµένες σε ίδια συνεκτική συνιστώσα µε s. Υπόλοιπες ανεξερεύνητες Τροποποίηση για ολοκλήρωση µε όλες εξερευνηµένες; Αλγόριθµοι & Πολυπλοκότητα (Χειµώνας 01) 1

Ιδιότητες BFS- άσος: υπογράφηµα G p (V p, E p ) εξερευνηµένων κορυφών και ακµών από όπου έγινε πρώτη επίσκεψη. Νδο ένα µη κατευθυνόµενο γράφηµα συνεκτικό ανν BFS παράγει spanning tree. Τροποποίηση για συνεκτικές συνιστώσες; Συνεκτικό γράφηµα: BFS δέντρο είναι δέντρο συντοµότερων µονοπατιών από s (ακµές θεωρούνται µοναδιαίου µήκους). Πώς υπολογίζουµε αποστάσεις; Γραµµικός αλγόριθµος για αναγνώριση διµερούς γραφήµατος; Αλγόριθµοι & Πολυπλοκότητα (Χειµώνας 01) 1