Τεχνικές Επιμερισμένης Ανάλυσης

Σχετικά έγγραφα
Τεχνικές Επιμερισμένης Ανάλυσης

Κεφάλαιο 13 Αντισταθμιστική Ανάλυση

Εισαγωγή στους Αλγόριθμους. Παύλος Εφραιμίδης, Λέκτορας

Σχεδίαση & Ανάλυση Αλγορίθμων

P(n, r) = n r. (n r)! n r. n+r 1

Συστήματα Αρίθμησης. Συστήματα Αρίθμησης 1. PDF created with FinePrint pdffactory Pro trial version

Αντισταθμιστική ανάλυση

Μπαλτάς Αλέξανδρος 21 Απριλίου 2015

ΠΛΗ21 Κεφάλαιο 2. ΠΛΗ21 Ψηφιακά Συστήματα: Τόμος Α Κεφάλαιο: 2 Δυαδική Κωδικοποίηση

Σχεδίαση και Ανάλυση Αλγορίθμων

Ειδικά θέματα Αλγορίθμων και Δομών Δεδομένων (ΠΛΕ073) Απαντήσεις 1 ου Σετ Ασκήσεων

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφιακή Σχεδίαση

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΕΙΚΟΣΤΟ ΠΡΩΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

d k 10 k + d k 1 10 k d d = k i=0 d i 10 i.

10-δικό δικό

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύ

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ ΒΟΗΘΟΣ: ΒΑΓΓΕΛΗΣ ΔΟΥΡΟΣ

Αριθμητική Ανάλυση & Εφαρμογές

n ίδια n διαφορετικά n n 0 n n n 1 n n n n 0 4

Εισαγωγή στους Αλγόριθµους. Αλγόριθµοι. Ιστορικά Στοιχεία. Ο πρώτος Αλγόριθµος. Παραδείγµατα Αλγορίθµων. Τι είναι Αλγόριθµος

Ισορροπημένα Δένδρα. για κάθε λειτουργία; Ισορροπημένο δένδρο : Διατηρεί ύψος κάθε εισαγωγή ή διαγραφή

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ I. 4 η ΔΙΑΛΕΞΗ Αριθμητικά Συστήματα

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

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΙ ΑΡΙΘΜΟΙ ΑΚΟΛΟΥΘΙΕΣ ΑΡΙΘΜΩΝ EΞΙΣΩΣΕΙΣ...47 ΠΡΟΛΟΓΟΣ... 9

Κατακερματισμός (Hashing)

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Α ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ

Κεφάλαιο 2 ο Βασικές Έννοιες Αλγορίθμων (σελ )

Αλγόριθμοι και Δομές Δεδομένων (Ι) (εισαγωγικές έννοιες)

Όρια Αλγόριθμων Ταξινόμησης. Εισαγωγή στην Ανάλυση Αλγορίθμων Μάγια Σατρατζέμη

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ

Αριθμητικά Συστήματα

Διακριτά Μαθηματικά [Rosen, κεφ. 3] Γιάννης Εμίρης Τμήμα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών, ΕΚΠΑ Οκτώβριος 2018

Γνωστό: P (M) = 2 M = τρόποι επιλογής υποσυνόλου του M. Π.χ. M = {A, B, C} π. 1. Π.χ.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΤΟ ΔΙΩΝΥΜΙΚΟ ΘΕΩΡΗΜΑ

Τι είναι αλγόριθμος; Υποπρογράμματα (υποαλγόριθμοι) Βασικές αλγοριθμικές δομές

a n + 6a n a n 2 + 8a n 3 = 0, a 0 = 1, a 1 = 2, a 2 = 8

a n = 3 n a n+1 = 3 a n, a 0 = 1

Αν ένα πρόβλημα λύνεται από δύο ή περισσότερους αλγόριθμους, ποιος θα είναι ο καλύτερος; Με ποια κριτήρια θα τους συγκρίνουμε;

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

Κεφάλαιο 5 Ανάλυση Αλγορίθμων

Πρόγραμμα Επικαιροποίησης Γνώσεων Αποφοίτων ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Ισορροπημένα Δένδρα. για κάθε λειτουργία; Ισορροπημένο δένδρο : Διατηρεί ύψος κάθε εισαγωγή ή διαγραφή

1. Η χειρότερη περίπτωση είναι όταν γίνου 10 επαναλήψεις, δηλαδή για n = 0.

Αριθμήσιμα σύνολα. Μαθηματικά Πληροφορικής 5ο Μάθημα. Παραδείγματα αριθμήσιμων συνόλων. Οι ρητοί αριθμοί

1.5 ΧΑΡΑΚΤΗΡΕΣ ΙΑΙΡΕΤΟΤΗΤΑΣ

1. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. α i. (α i β i ) (1.3) όπου: η= το πλήθος ακεραίων ψηφίων του αριθμού Ν. n-1

Διαδικασιακός Προγραμματισμός

Μέρος IV. Πολυδιάστατες τυχαίες μεταβλητές. Πιθανότητες & Στατιστική 2017 Τμήμα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής, Παν. Ιωαννίνων Δ15 ( 1 )

Η μεθοδολογία θα δοθεί μέσω ενός παραδείγματος, χωρίς αυτό να σημαίνει ότι είναι το μοναδικό στυλ ασκήσεων με MAC.

Θεωρία Πληροφορίας. Διάλεξη 4: Διακριτή πηγή πληροφορίας χωρίς μνήμη. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Δομές Δεδομένων [ΠΛΥ302] Χειμερινό Εξάμηνο 2013

Πρόβλημα 1 «Φασίνα» Εύρεση εκτέλεσης εργασιών με τον μικρότερο συνολικό χρόνο

Εισαγωγή Ορισμός Frequency moments

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ι

Εξωτερική Αναζήτηση. Ιεραρχία Μνήμης Υπολογιστή. Εξωτερική Μνήμη. Εσωτερική Μνήμη. Κρυφή Μνήμη (Cache) Καταχωρητές (Registers) μεγαλύτερη ταχύτητα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ

Αλγόριθμοι. Μάρθα Σιδέρη. ιαδικαστικά: ύο πρόοδοι 31 Μαρτίου, 18 Μαΐου 7-9μμ 20% η μία, ύο Προγραμματιστικές 1 προσθετικό βαθμό η μία.

επιστρέφει το αμέσως μεγαλύτερο από το x στοιχείο του S επιστρέφει το αμέσως μικρότερο από το x στοιχείο του S

β. Ποια η σύνταξη και η λειτουργία της εντολής ΚΑΛΕΣΕ; ΠΙΝΑΚΑΣ Α

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ

Β ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑ ΠΕΙΡΑΙΩΣ ΠΑΣΟΚ EK. T ΖΑΧΑΡΟΠΟΥΛ ΟΣ ΠΡΟΔΡΟΜΟΣ ΜΥΡΓΙΑΛΗ ΧΡΥΣΟΥΛΑ (ΧΡΥΣΑ) ΜΑΓΙΑΤΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΧΑΤΖΗΜΑΝΩΛ ΗΣ ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ ΔΙΑΜΑΝΤΙΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ

Μέρος ΙΙ. Τυχαίες Μεταβλητές

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΠΡΟΟΔΟΣ. Σύμφωνα με τα παραπάνω, για μια αριθμητική πρόοδο που έχει πρώτο όρο τον ...

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΑΚΟΛΟΥΘΙΕΣ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΗ ΠΡΟΟΔΟΣ

Πληροφορική 2. Αλγόριθμοι

8. Τεχνικές απαϱίϑµησης

Επαναληπτικές Ασκήσεις. Ρίζου Ζωή

Αλγόριθµοι και Πολυπλοκότητα

(n + r 1)! (n 1)! (n 1)!

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ

Γεννήτριες Συναρτήσεις

Δομές Δεδομένων και Αλγόριθμοι

Συνδυαστική Απαρίθμηση

Πληροφορική 2. Δομές δεδομένων και αρχείων

Γεννήτριες Συναρτήσεις

Άσκηση 1 (ανακοινώθηκε στις 20 Μαρτίου 2017, προθεσμία παράδοσης: 24 Απριλίου 2017, 12 τα μεσάνυχτα).

Συνδυαστική Απαρίθμηση

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Δοµές Δεδοµένων

Δρίμτζιας Βασίλειος MSc, Καθηγητής Πληροφορικής ΠΕ19, 1ο Γενικό Λύκειο Ηγουμενίτσας

Λύσεις των θεμάτων προσομοίωσης -2- Σχολικό Έτος

Διακριτά Μαθηματικά. Απαρίθμηση. Βασικές τεχνικές απαρίθμησης Αρχή Περιστεριώνα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β. Να μελετήσετε ως προς τη μονοτονία και τα ακρότατα τις παρακάτω συναρτήσεις: f (x) = 0 x(2ln x + 1) = 0 ln x = x = e x =

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ

F 5 = (F n, F n+1 ) = 1.

Τεχνητή Νοημοσύνη. 2η διάλεξη ( ) Ίων Ανδρουτσόπουλος.

ΑΕΠΠ 2o Επαναληπτικό Διαγώνισμα

Εκλογή αρχηγού σε σύγχρονο δακτύλιο: Οι αλγόριθμοι LCR και HS. 1 Ο αλγόριθμος LCR (Le Lann, Chang, and Roberts)

Δισδιάστατη ανάλυση. Για παράδειγμα, έστω ότι 11 άτομα δήλωσαν ότι είναι άγαμοι (Α), 26 έγγαμοι (Ε), 12 χήροι (Χ) και 9 διαζευγμένοι (Δ).

Αθροιστές. Ημιαθροιστής

τον αριθμητή 8 την κλασματική γραμμή τον παρανομαστή

Δομές Δεδομένων Ενότητα 2

Ταξινόμηση. 1. Ταξινόμηση με Εισαγωγή 2. Ταξινόμηση με Επιλογή. Εισαγωγή στην Ανάλυση Αλγορίθμων Μάγια Σατρατζέμη

2ο ΓΕΛ ΑΓ.ΔΗΜΗΤΡΙΟΥ ΑΕΠΠ ΘΕΟΔΟΣΙΟΥ ΔΙΟΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΤΑ ΠΑΡΑΚΑΤΩ

0x2 = 2. = = δηλαδή η f δεν. = 2. Άρα η συνάρτηση f δεν είναι συνεχής στο [0,3]. Συνεπώς δεν. x 2. lim f (x) = lim (2x 1) = 3 και x 2 x 2

12. ΑΝΙΣΩΣΕΙΣ Α ΒΑΘΜΟΥ. είναι δύο παραστάσεις μιας μεταβλητής x πού παίρνει τιμές στο

(18 ο ) ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΓΩΓΗ - ΙI: «διάμεσος &θεσιακή επιλογή στοιχείου»

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Πολλαπλασιασμός: αλγόριθμος

Transcript:

ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Η/Υ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Τεχνικές Επιμερισμένης Ανάλυσης Δομές Δεδομένων Μπαλτάς Αλέξανδρος 21 Απριλίου 2015 ampaltas@ceid.upatras.gr

Περιεχόμενα 1. Εισαγωγή 2. Ορισμός Επιμερισμένης Πολυπλοκότητας 3. Μέθοδος Άθροισης 4. Μέθοδος Τραπεζίτη 5. Μέθοδος Φυσικού 6. Δυαδικός Μετρητής 21 Απριλίου 2015 2

Εισαγωγή Γενικά στην ανάλυση Δομών Δεδομένων και Αλγορίθμων μας ενδιαφέρουν κυρίως 3 περιπτώσεις ως προς την Πολυπλοκότητα: Πολυπλοκότητα Χειρότερης Περίπτωσης [Worst Case Complexity] Πολυπλοκότητα Μέσης Περίπτωσης [Average Case Complexity] Επιμερισμένη Πολυπλοκότητα [Amorpzed Complexity] 21 Απριλίου 2015 3

Επιμερισμένη Πολυπλοκότητα Σε αρκετές περιπτώσεις η πολυπλοκότητα μιας πράξης μπορεί να έχει μεγάλες διακυμάνσεις. Επίσης σε κάποια προβλήματα θέλουμε να φράξουμε το κόστος μιας ακολουθίας πράξεων και όχι καθεμία πράξη ξεχωριστά. Στην ανάλυση επιμερισμένης πολυπλοκότητας υπολογίζεται το συνολικό κόστος μιας ακολουθίας πράξεων και επιμερίζεται το κόστος αυτό σε καθεμία πράξη. 21 Απριλίου 2015 4

Τεχινικές Επιμερισμένης Ανάλυσης Παρουσιάζονται 3 τεχνικές επιμερισμένης ανάλυσης: 1. Μέθοδος Άθροισης 2. Μέθοδος Τραπεζίτη 3. Μέθοδος Φυσικού 21 Απριλίου 2015 5

Μέθοδος Άθροισης Ακριβής εφαρμογή του ορισμού της επιμερισμένης πολυπλοκότητας. Για μια ακολουθία πράξεων, καταγράφεται το ακριβές κόστος, υπολογίζεται το άθροισμα, και τέλος αυτό διαιρείται με τον αριθμό των πράξεων. 21 Απριλίου 2015 6

Μέθοδος Τραπεζίτη Η δομή που αναλύεται σχετίζεται με ένα τραπεζικό λογαριασμό. Κάθε πράξη έχει ένα πραγματικό κόστος, και παράλληλα με αυτό καταθέτει ή αποσύρει χρήματα από το λογαριασμό. Κάθε πράξη πληρώνει ένα ποσό. Συνήθως οι φθηνές πράξεις πληρώνουν παραπάνω από το πραγματικό τους κόστος, ενώ οι αριβές κάνουν ανάληψη, αρκεί να υπάρχει αρκετό υπόλοιπο στο λογαριασμό. Το επιμερισμένο κόστος δίνεται από το άθοισμα του πραγματικού κόστους της πράξης συν το ποσό που καταθέτει η αποσύρει από το λογαριασμό. 21 Απριλίου 2015 7

Μέθοδος Τραπεζίτη Τυπικά: Δομή D Ακολουθία πράξεων O 1, O 2,, O m τέτοια ώστε η πράξη O i να μετασχηματίζει τη δομή από τη φάση D i- 1 σε D i Συνάρτηση Bal(D i ) που αναθέτει πραγματικές θετικές τιμές στα στιγμιότυπα της δομής, και Bal(D o ) = 0. Η επιμερισμένη πολυπλοκότητα AC(Oi) δίνεται ως εξής: AC(O i ) = T(O i )+ Bal(D i ) Bal(D i - 1), όπου Τ(O i ) το πραγματικό κόστος της πράξης. 21 Απριλίου 2015 8

Μέθοδος Φυσικού Ισοδύναμη της Μεθόδου Τραπεζίτη Σε κάθε στιγμιότυπο της δομής ανατίθεται μια συνάρτηση που λαμβάνει πραγματικές θετικές τιμές και ονομάζεται συνάρτηση δυναμικού. Η συνάρτηση δυναμικού πρέπει να μετρά την ανοχή της δομής σε ακριβές πράξεις, άρα όσο πιο μεγάλο το δυναμικό ενός στιγμιοτύπου μιας δομής, τόσο πιο ακριβή μπορεί να είναι μια πράξη σε αυτό. Οι φθηνές πράξεις πρέπει να αυξάνουν το δυναμικό, ενώ οι ακριβές να το μειώνουν. Το επιμερισμένο κόστος μιας πράξης είναι το άθροισμα του πραγματικού κόστους συν το ποσό του δυναμικού που συνεισφέρει ή καταναλώνει. 21 Απριλίου 2015 9

Μέθοδος Φυσικού Τυπικά: Δομή D Ακολουθία πράξεων O 1, O 2,, O m τέτοια ώστε η πράξη O i να μετασχηματίζει τη δομή από τη φάση D i- 1 σε D i Υπάρχει μια μη μειούμενη συνάρτηση Φ(Di) που αναθέτει πραγματιξκές τιμές στα σιγμυότυπα της δομής και Φ(D o ) = 0. Η επιμερισμένη πολυπλοκότητα AC(O i ) δίνεται ως εξής: AC(O i ) = T(O i )+ Φ(D i ) Φ(D i- 1 ), όπου Τ(O i ) το πραγματικό κόστος της πράξης. 21 Απριλίου 2015 10

Δυαδικός Μετρητής Δυαδικός μετρητής c = < b k, b k- 1,, b 1 >. Μοναδική επιτρεπτή πράξη είναι η inc(c) δηλαδή η αύξηση του μετρητή κατά 1. Κάθε αλλαγή ψηφίου έχει κόστος 1. 21 Απριλίου 2015 11

Δυαδικός Μετρητής Μέθοδος Άθροισης: Το ψηφίο b 0 αλλάζει σε κάθε αύξηση, το b 1 αλλάζει σε κάθε δεύτερη άυξηση, το b 3 αλλάζει σε κάθε τέταρτη άυξηση κλπ Κάθε αλλαγή κοστίζει O(1), άρα το b0 έχει κόστος Ο(n), το b 1 έχει O(n/2), το b 2 Ο(n/2 2 ) κλπ Τελικά το κόστος για n αυξήσεις είναι: C(n) = O(n/2 0 )+O(n/2 1 )+O(n/2 2 )+...= O(n) Το επιμερισμένο κόστος είναι Ο(n)/n = O(1) 21 Απριλίου 2015 12

Δυαδικός Μετρητής Μέθοδος Τραπεζίτη: Η πολιτική χρέωσης είναι η εξής: Πληρώνουμε 1 μονάδα κάθε φορά που μετατρέπουμε ένα 0 σε 1 Κάνουμε ανάληψη 1 μονάδας κάθε φορά που μετατρέπουμε ένα 1 σε 0 Σε μια τυχαία αύξηση i: k διαδοχικά 1 θα γίνουν 0, και το k- sto ψηφίο θα γίνει από 0 σε 1. Το πραγματικό κόστος είναι k+1, γίνεται ανάληψη k μονάδων, και κατάθεση 1 μονάδας Άρα AC(incri) = T(incri) + Bal(i+1) Bal(i) = k+1 k+1 =2 = O(1) 21 Απριλίου 2015 13

Δυαδικός Μετρητής Μέθοδος Φυσικού: Η συνάρτηση δυναμικού είναι Φ(μετρητή) = {πλήθος των ψηφίων με τιμή 1}. Σε μια τυχαία αύξηση i: k διαδοχικά 1 θα γίνουν 0, και το k- sto ψηφίο θα γίνει από 0 σε 1. Το πραγματικό κόστος είναι k+1, και ο συνολικός αριθμός των 1 μειώνεται κατά k- 1 άρα η διαφορά δυναμικού ΔΦ = - k+1 Άρα AC(incri) = Τ(incri) + Φ(i+1) Φ(i) = k+1 k+1 =2 = O(1) 21 Απριλίου 2015 14

Ευχαριστώ!? 24 Μαρτίου 2015 15