Διήθηση. σε τυχαία γραφήματα

Σχετικά έγγραφα
Τυχαίοι γράφοι Η διάμετρος του G(n, 2 ln n/n) Ioannis Giotis

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

Ασκήσεις στους Γράφους. 2 ο Σετ Ασκήσεων. Δέντρα

Έξι βαθμοί διαχωρισμού

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

Επίπεδα Γραφήματα (planar graphs)

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

Θεωρία Γραφημάτων 8η Διάλεξη

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

Διάλεξη 5: Συνέχεια συναρτήσεων και όρια στο άπειρο

ΠΛΗ 20, 4 η ΟΣΣ: Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Δένδρα. Μαθηματικά (συνδυαστικά) αντικείμενα. Έχουν κεντρικό ρόλο στην επιστήμη των υπολογιστών :

E(G) 2(k 1) = 2k 3.

Διάλεξη 4: Απόδειξη: Για την κατεύθυνση, παρατηρούμε ότι διαγράφοντας μια κορυφή δεν μπορούμε να διαχωρίσουμε τα u και v. Αποδεικνύουμε

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

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

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

z 1 E(G) 2(k 1) = 2k 3. x z 2 H 1 H 2

Περιεχόμενα 5ης Διάλεξης 1 Ανισότητα Markov 2 Διασπορά 3 Συνδιασπορά 4 Ανισότητα Chebyshev 5 Παραδείγματα Σωτήρης Νικολετσέας, αναπληρωτής καθηγητής 5

Διάλεξη 4: Θεωρία Γραφημάτων Γραφέας: Σ. Κ. Διδάσκων: Σταύρος Κολλιόπουλος συνεκτικά γραφήματα (συνέχεια) Πρόταση 4.1 Δύο μπλοκ ενός

Πιθανότητες και Αρχές Στατιστικής (5η Διάλεξη) Σωτήρης Νικολετσέας, καθηγητής Τμήμα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής, Πανεπιστήμιο Πατρών Ακαδημαϊκό Ετος

ΑΣΚΗΣΗ 1 Για τις ερωτήσεις 1-4 θεωρήσατε τον ακόλουθο γράφο. Ποιές από τις παρακάτω προτάσεις αληθεύουν και ποιές όχι;

Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (2)


Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Γράφημα. Συνδυαστικό αντικείμενο που αποτελείται από 2 σύνολα: Σύνολο κορυφών (vertex set) Σύνολο ακμών (edge set) 4 5 πλήθος κορυφών πλήθος ακμών

Π Κ Τ Μ Ε Μ Λύσεις των ασκήσεων

Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Θεωρία Γραφημάτων και Εφαρμογές - Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Σεπτέμβριος 2017

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

Κατευθυνόμενα γραφήματα. Μαθηματικά Πληροφορικής 6ο Μάθημα. Βρόχοι. Μη κατευθυνόμενα γραφήματα. Ορισμός

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

Κατανεμημένα Συστήματα Ι

ΕΠΙΔΗΜΙΕΣ. Πιθανοτικά Επιδημιολογικά Μοντέλα. Εξάπλωση κατά Κύματα. Τα μοντέλα Εξάπλωσης κατά Κύματα λειτουργούν ως εξής:

Σχέσεις Μερικής ιάταξης

Μελετάμε την περίπτωση όπου αποθηκεύουμε ένα (δυναμικό) σύνολο στοιχειών. Ένα στοιχείο γράφεται ως, όπου κάθε.

Σχέσεις Μερικής ιάταξης

Κατευθυνόμενα γραφήματα. Μαθηματικά Πληροφορικής 6ο Μάθημα. Βρόχοι. Μη κατευθυνόμενα γραφήματα. Ορισμός

Ασκήσεις στους Γράφους. 1 ο Σετ Ασκήσεων Βαθμός Μονοπάτια Κύκλος Euler Κύκλος Hamilton Συνεκτικότητα

17/10/2016. Στατιστική Ι. 3 η Διάλεξη

Μαθηματική Επαγωγή. Τεχνικές Απόδειξης. Αποδείξεις Ύπαρξης. Μαθηματική Επαγωγή

Θεωρία Γραφημάτων 6η Διάλεξη

ΠΛΗ 20, 4 η ΟΣΣ: Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Σειρά Προβλημάτων 1 Λύσεις

Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη

Τεχνητή Νοημοσύνη. 4η διάλεξη ( ) Ίων Ανδρουτσόπουλος.

(a 1, b 1 ) (a 2, b 2 ) = (a 1 a 2, b 1 b 2 ).

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

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ ΒΟΗΘΟΣ: ΒΑΓΓΕΛΗΣ ΔΟΥΡΟΣ

q(g \ S ) = q(g \ S) S + d = S.

ΠΛΗ 20, 4 η ΟΣΣ: Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Ασκήσεις μελέτης της 4 ης διάλεξης. ), για οποιοδήποτε μονοπάτι n 1

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

Κατανεμημένα Συστήματα Ι

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

Μαθηματικά Πληροφορικής Πιθανοτικά Εργαλεία. Υποπροσθετικότητα. Η Πιθανοτική Μέθοδος (The Probabilistic Method)

Τομές Γραφήματος. Γράφημα (μη κατευθυνόμενο) Συνάρτηση βάρους ακμών. Τομή : Διαμέριση του συνόλου των κόμβων σε δύο μη κενά σύνολα

Επαγωγή και αναδρομή για άκυκλα συνεκτικά γραφήματα

Δυναμικός προγραμματισμός για δέντρα

Τεχνητή Νοημοσύνη. 2η διάλεξη ( ) Ίων Ανδρουτσόπουλος.

ΕΠΛ 211: Θεωρία Υπολογισμού και Πολυπλοκότητας. Διάλεξη 2: Μαθηματικό Υπόβαθρο

X i, i I Y j, j J. X i. Z j P = (J, B) G T = (I, J) 1 2 i i + 1 n. 1 i V

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι

P = (J, B) T = (I, A) P = (J, B) G = (V, E) i 1 i i + 1

Θεωρία Υπολογισμού και Πολυπλοκότητα Μαθηματικό Υπόβαθρο

Επαναληπτικές Ασκήσεις. Ρίζου Ζωή

Θεωρία Γραφημάτων 11η Διάλεξη

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

ΠΛΗ 20, 6 η ΟΣΣ: Δέντρα Εξετάσεις

Θεωρία Γραφημάτων και Εφαρμογές - Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Φεβρουάριος 2017

d(v) = 3 S. q(g \ S) S

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

Σχέσεις Μερικής ιάταξης

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

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

2 ) d i = 2e 28, i=1. a b c

3 Αναδροµή και Επαγωγή

1. Σε ένα τουρνουά με 8 παίκτες μπορεί οι παίκτες να συμμετείχαν σε: 6,5,4,4,4,3,1,1 αγώνες αντίστοιχα;

Κατευθυνόμενα γραφήματα. Μαθηματικά Πληροφορικής 6ο Μάθημα. Βρόγχοι. Μη κατευθυνόμενα γραφήματα. Ορισμός

Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη

Κεφάλαιο 0: Εισαγωγή

Φροντιστήριο #8 Ασκήσεις σε Πιθανότητες 15/05/2015

Πεπερασμένες Διαφορές.

Θέματα Μεταγλωττιστών

Πανεπιστήμιο Πειραιώς Σχολή Τεχνολογιών Πληροφορικής και Επικοινωνιών Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων ομές εδομένων

B = {x A : f(x) = 1}.

x (a 1 + a 2 ) mod 9, y (a 1 a 2 ) mod 9.

Πανεπιστήμιο Στερεάς Ελλάδας Τμήμα Πληροφορικής ΘΕΩΡΙΑ ΓΡΑΦΩΝ

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΤΕΤΑΡΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

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

Εισαγωγικές Έννοιες. ημήτρης Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

ΘΕΩΡΙΑ ΓΡΑΦΩΝ. 10 η Διάλεξη Κατευθυνόμενοι Γράφοι Βασικά χαρακτηριστικά Αλγόριθμοι διάσχισης κατευθυνόμενων γράφων Λίγα Λόγια για Αλυσίδες Markov

Νικος Χαλιδιας Μαθηματικό Τμήμα κατεύθυνση Στατιστικής και Αναλογιστικών-Χρηματοοικονομικών Μαθηματικών Πανεπιστημιο Αιγαιου

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΤΩΝ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ. Κεφάλαιο 7. Τυχαίες Μεταβλητές και Διακριτές Κατανομές Πιθανοτήτων

Σχέσεις Μερικής Διάταξης

Θεωρία Γραφημάτων 1η Διάλεξη

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

Κατανεμημένα Συστήματα Ι

Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (4) - έντρα

Transcript:

Διήθηση σε τυχαία γραφήματα

Διήθηση Ουσιαστικά η μελέτη γραφημάτων όταν αφαιρούμε ακμές (ή κορυφές). Συνήθως μας ενδιαφέρει η μελέτη της μεγαλύτερης συνιστώσας μέγεθος και ιδιότητες Πολλά φυσικά φαινόμενα Μπορεί το νερό να φτάσει στο κέντρο ενός σπογγώδη αντικειμένου; Επιδημίες Πόσοι θα μολυνθούν από κάποιον αρχικό φορέα;

Επιδημίες: Μοντέλο SIR Καταστάσεις Susceptible: Δεν έχει εκτεθεί στην ασθένεια Infected: Έχει την ασθένεια και μπορεί να την μεταδώσει Recovered: Είχαν την ασθένεια και τώρα έχουν ανοσία. Θεωρούμε ότι κάποιος που έχει την ασθένεια έχει πιθανότητα p να την μεταδώσει στους γείτονές του. Ουσιαστικά το ίδιο με το να ξεκινήσουμε με πλήρες γράφημα και να αφαιρέσουμε ακμές με πιθανότητα 1-p Μας ενδιαφέρουν κατωφλικά φαινόμενα όπου για p>c μολύνεται το μεγαλύτερο κομμάτι του γραφήματος ενώ για p<c μόνο ένα μικρό.

Το άπειρο δυαδικό δέντρο Θα δείξουμε ότι για p>1/2 τότε με θετική πιθανότητα η ρίζα ανήκει σε μια άπειρη συνιστώσα. Για p<1/2 η πιθανότητα να συμβαίνει αυτό > 0 Μέσος αριθμός μολυσμένων κορυφών Στο 1ο επίπεδο 2p Στο 2ο 4p 2 Στο k-ο επίπεδο (2p) k

Αν p<1/2 Πιθανότητα να έχουμε ασθενή στο k-ο επίπεδο Pr[X k 1] E[X k ] = (2p) k > 0 άρα αν p<1/2 σχεδόν σίγουρα δεν έχουμε μεγάλο μολυσμένο κομμάτι του δέντρου

Αν p>1/2 θ p η πιθανότητα η ρίζα να ανήκει σε ένα μολυσμένο άπειρο δέντρο. F 0 η πιθανότητα να υπάρχει η ακμή από τη ρίζα στο αριστερό παιδί ΚΑΙ αυτό να είναι ρίζα ενός μολυσμένου άπειρου δέντρου. F 1 το αντίστοιχο για το δεξί παιδί. θ p =Pr[F 0 OR F 1 ]=Pr[F 0 ]+Pr[F 1 ]-Pr[F 0 AND F 1 ] θ p =Pr[F 0 ]+Pr[F 1 ]-Pr[F 0 ]Pr[F 1 ] < Ανεξάρτητα θ p =pθ p +pθ p -pθ p pθ p =2pθ p -p 2 θ 2 p

Πεπερασμένο δυαδικό δέντρο θp,k η πιθανότητα η ρίζα να συνδέεται (μολυσμένο μονοπάτι) σε κάποια κορυφή βάθους k θp,0=1 Όπως προηγούμενα θp,k=2pθp,k-1-p 2 θ 2 p,k-1 Όσο το k μεγαλώνει περιμένουμε η λύση της αναδρομής να τείνει στο q=(2p-1)/p 2 Θα δείξουμε επαγωγικά ότι θp,k q

Πεπερασμένο δυαδικό δέντρο f(x)=2px-(px) 2 θ p,k =f(θ p,k ) 1=θ p,0 q Θα δείξουμε ότι f(x) q για q x 1 f (x)=2p-2p 2 x=2p(1-px)>0 f(q)=q > f(x) q Με λίγη προσπάθεια ακόμα μπορεί να δείξει κανείς ότι το όριο τείνει στο q

Αριθμός απογόνων σε άπειρο k-αδικό δέντρο Κάθε κορυφή έχει ακριβώς k απογόνους, ο καθένας επιβιώνει με πιθανότητα p=c/k Bethe Lattice Μπορούμε δείξουμε ότι για c<1 είναι πολύ απίθανο ο οργανισμός να έχει πολλούς απογόνους. Για c>1 αν ο οργανισμός αποκτήσει αρκετούς απογόνους τότε πολύ πιθανά είναι άπειροι. Όπως και προηγούμενα αυτό συμβαίνει με θετική πιθανότητα.

Διάδοση σε πλέγμα Η κατωφλική πιθανότητα για μόλυνση σε δισδιάστατο πλέγμα είναι 1/2. Εμείς θα δείξουμε ότι είναι μεταξύ 1/3 και 2/3.

Αν p<1/3 Έστω η κορυφή πηγή στο (0,0). Θα φράξουμε την πιθανότητα η πηγή να ανήκει σε συνιστώσα άπειρου μεγέθους. Αν ανήκε, θα ανήκε και σε ένα μονοπάτι άπειρου μήκους. Αν ανήκε, θα ανήκε και σε μονοπάτι οποιουδήποτε πεπερασμένου μήκους. Έστω P ένα απλό μονοπάτι μήκους n. Η πιθανότητα όλες οι ακμές του μονοπατιού να υπάρχουν στο γράφημα είναι p n. Πόσα απλά μονοπάτια μήκους n υπάρχουν; Το πολύ 4 επιλογές για την πρώτη ακμή. Το πολύ 3 επιλογές για κάθε επόμενη 4 3 n-1 Μέσος αριθμός μονοπατιών μήκους n που υπάρχουν στο γράφημα 4 3 n-1 p n =4p (3p) n-1 τείνει στο 0 για p<1/3 και μεγάλα n

Αν p>2/3 Θα θεωρήσουμε ένα συμπληρωματικό γράφημα

Συμπληρωματικό γράφημα Η πηγή ανήκει σε μια άπειρη συνιστώσα αν και μόνο αν δεν υπάρχει κύκλος που να περικυκλώνει την πηγή στο συμπληρωματικό γράφημα. Έστω q=1-p. Ένας κύκλος μήκους n υπάρχει στο συμπληρωματικό γράφημα με πιθανότητα q n. Πόσοι κύκλοι μπορεί να υπάρχουν;

Μέσος αριθμών κύκλων Ψάχνουμε ένα άνω φράγμα για τους (απλούς) κύκλους μήκους n που περικυκλώνουν την πηγή. Ας ορίσουμε ως αρχική κορυφή του κύκλου αυτή που βρίσκεται 1/2 δεξιά της πηγής και πιο ψηλά στο γράφημα > πάντα ορίζεται και έχουμε το πολύ n πιθανές τέτοιες κορυφές. Από την αρχική κορυφή έχουμε το πολύ 3 επιλογές κάθε φορά για να συνεχίσουμε τον κύκλο. Συνολικά ο μέσος αριθμός των κύκλων είναι το πολύ q n n3 n-1 Η 1X πιθανότητα να υπάρχει κύκλος n φράσσεται από 1 που τείνει στο 0 για μεγάλα n και q<1/3 3 j=n j(3q) j

Μικροί κύκλοι Με πιθανότητα που τείνει στο 1 δεν υπάρχουν κύκλοι n (για μεγάλο n). Πρέπει να δείξουμε ότι δεν υπάρχουν και μικροί κύκλοι <n Ας κοιτάξουμε την πιθανότητα να υπάρχουν όλες οι ακμές στο αρχικό γράφημα στο κουτί από (-n,-n)x(n,n) p^(4n 2 ) Συνολικά η πιθανότητα να υπάρχει κύκλος είναι αυστηρά θετική και φράσσεται με κατάλληλη επιλογή του n συναρτήσει του q.