Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Уч.пособие-по-ОДМ-2012

.pdf
Скачиваний:
54
Добавлен:
10.05.2015
Размер:
2.36 Mб
Скачать

Минимальный разрез содержит 5 ребер:

E1 = {((v6, v8), 18), ((v4, v8), 10), ((v4, v7), 7),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

((v2, v7), 10), ((v5, v7), 5)}.

 

(E1) = c(v

, v

) + c(v

, v ) + c(v4, v7) + c(v2, v7) + c(v5, v7) =

6

 

8

 

4

8 = 18 + 10 + 7 + 10 + 5 = 50 =

|

φ

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П

 

 

 

 

 

13.4 Задачи для самостоятельного решения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

 

 

 

 

 

 

1. Найти максимальный поток в транспортной сети и минимальный

разрез сети, заданной списком взвешенных дуг.

 

 

А

 

 

 

 

((v4

,Барашевv6), 2), ((v4, v8), 3), ((v4, v7), 2),

 

((v5

, v7), 2),

 

((v6, v8), 6),

1. ((v0

, v1), 12),

((v0, v4), 9),

 

((v0, v2), 3),

 

 

.

 

((v1, v6), 4),

 

((v1, v3), 4),

 

((v1

, v4), 2),

((v2, v4), 5),

((v2, v7), 12),

((v2, v5), 6),

 

((v3, v6), 2),

((v4

, v6), 7),

((v4, v8), 11),

 

((v4, v7), 7),

С

 

 

((v6, v8), 4),

 

((v5, v7), 5),

 

((v7

, v8), 5);

Унучек

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ((v0, v1), 4),

((v0

, v4), 4),

 

((v0

, v2), 7),

((v1, v3), 1),

 

((v1, v6), 2),

((v1, v4), 1), ((v2

, v4), 1),

 

((v2

, v7), 1), ((v2

, v5), 4), ((v3, v6), 1),

((v4, v6), 2),

 

 

 

МИРЭА

 

((v6, v8), 5),

((v4, v8), 1),

 

((v4

, v7), 2),

 

((v5

, v7), 3),

 

((v7

, v8), 7);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ((v0, v1), 8),

((v0, v4), 3),

 

((v0, v2), 6), ((v1, v3), 3),

 

((v1, v6), 1),

((v1, v4), 3),

((v2, v4), 3),

 

((v2, v7), 3),

 

((v2, v5), 1),

 

((v3, v6), 2),

((v7

, v8), 7);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ((v0

, v1), 11),

((v0, v4), 6),

 

((v0, v2), 7), ((v1, v3), 2),

 

((v1, v6), 4),

((v1, v4), 4),

((v2, v4), 6),

 

((v2, v7), 4), ((v2, v5), 4),

 

((v3, v6), 4),

((v4

, v6), 5),

((v4, v8), 9),

 

((v4, v7), 4),

 

((v5, v7), 5),

((v6, v8), 10),

((v7

, v8), 8).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Найти максимальный поток в транспортной сети, заданной графом G, в котором пропускные способности дуг равны соответствующим

261

элементам aij матрицы A. Граф G задан списком дуг:

((v0, v1), a11), ((v0, v2), a12), ((v0, v3), a13), ((v1, v4), a14), ((v1, v5), a15), ((v1, v6), a16), ((v1, v2), a21), ((v2, v5), a22), ((v2, v6), a23), ((v2, v7), a24), ((v3, v2), a25), ((v3, v6), a26), ((v3, v7), a31), ((v3, v8), a32), ((v4, v9), a33), ((v4, v5), a34), ((v5, v9), a35), ((v5, v10), a36), ((v6, v9), a41), ((v6, v10), a42), ((v6, v11), a43), ((v7, v10), a44), ((v7, v11), a45), ((v8, v7), a46),

((v8, v11), a51), ((v9, v12), a52), ((v9, v10), a53), ((v10, v12), a54), ((v11, v10), a55), ((v11, v12), a56).

 

 

12

21

12

 

15

18

21

 

П

 

18

21

12

 

18

15

12

 

 

 

 

.

1. A =

 

12

18

6

 

15

3

3

;

 

6

 

3

3

 

9

3

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

18

21

 

12

15

12

.

1.

 

15

12

12

 

15

18

10

 

В .

Барашев

 

 

12

18

15

 

21

12

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. A =

 

21

18

9

 

15

6

15

;

3

12

18

 

15

18

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

7

4

 

2

5

6

7

6

 

 

 

12

18

15

 

9

15

 

 

 

 

12

6

УнучекМИРЭА

 

 

9

2

7

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. A =

 

7

9

 

13

5

11

5

.

 

 

5

6

 

3 9 7 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

1

 

5

2

6

8

 

 

 

Ответы к задачам для самостоятельного решения

1.|φ| = 18;

2.|φ| = 12;

3.|φ| = 14;

4.|φ| = 23;

2.

1. |φ| = 36;

262

2.|φ| = 33;

3.|φ| = 10.

 

 

 

.

 

 

П

 

.

 

 

В .

Барашев

 

 

А

 

.

 

С

 

Унучек

 

 

МИРЭА

263

Список литературы

[1] Яблонский С.В. Введение в дискретную математику — М.:

Высш.шк., 2001

 

 

[2] Белоусов А.И., Ткачев С.Б. Дискретная математика.— М.: Изд-во

МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001

.

 

 

В

 

[3] Андерсон Джеймс А. Дискретная математикаПи комбинаторика. -

М.: Издательский дом "Вильямс" , 2003

.

 

[9]

БарашевБарашевВ.П., Кузнецова Е.Ю., Унучек С.А. Дискретная матема-

[4]

Вшивцев А.С., Применко Э.А. Элементы дискретной математики.

- М.: 1986.

 

[5] Краснов М.Л. и др. Вся высшая математика: Т.7..АМ.: КомКнига,

2006

 

[6] Иванов Б.Н. Дискретная математика. АлгоритмыС

и программы. -

М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001.

 

[8] Харари Ф. Теория графов. -М.: Издательство "Мир" , 1973

[7] Гаврилов Г.П.,УнучекСапоженкоМИРЭАА.А. Задачи и упражнения по курсу дискретной математики — М.: Наука. Гл.ред. физ.-мат. лит., 1992

тика. Контрольные задания . - М.:, 2006.

264

Оглавление

1 Элементы теории множеств

 

.

 

 

 

1.1

Введение в теорию множеств . . . . . . . . . . . . . .

 

1.1.1

 

П

 

 

Основные понятия теории множеств . . . . . .

 

 

.

 

 

 

1.1.2 Операции над множествами . . . . . . . . . . .

 

1.1.3

В

 

 

 

 

Основные свойства множеств . . . . . . . . . .

1.2

Перестановки, размещения, сочетания . . . . . . . . .

2 Булевы функции и способы их задания.

А

 

.

2.1

 

 

.

 

Определение булевой функции . . . . . . . . . . . . .

2.2

Способы задания булевых функций . . . . . . . . . .

 

2.2.1

Табличный способ задания . . . . . . . . . . .

 

4

. .

4

. .

4

. .

5

. .

7

. .

8

 

9

. .

9

. .

12

. .

12

2.2.2Векторный способ задания булевой функции . . . 13

2.2.3Носитель функции алгебры логики . . . . . . . . . 14

2.2.4Геометрический способ задания двоичной функ-С

ции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.2.5Способы задания функций алгебры логики, изучаемые в нашем курсе: . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.3Элементарные булевы функции . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.3.1Двоичные функции одной переменной . . . . . . . 16

2.3.2Булевы функции двух переменной . . . . . . . . . 17БарашевУнучек

2.3.3 Формулы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.3.4Приоритет выполнения булевых функций . . . . . 20

2.3.5Алгоритм определения таблицы истинности буле-

вой функции по формуле . . . . . . . . . . . . . .

2.3.6Основные эквивалентности (законы) алгебры ло-

гики . . . .МИРЭА. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.4 Задачи для самостоятельного решения . . . . . . . . . . .

21

23

25

265

3 Специальные представления булевых функций

27

3.1

Дизъюнктивные и конъюнктивные нормальные формы .

27

3.2

Совершенная дизъюнктивная нормальная форма . . . .

30

 

3.2.1 Алгоритм построения СДНФ булевой функции . .

33

3.3

Совершенная конъюнктивная нормальная форма . . . .

34

 

3.3.1 Алгоритм построения СКНФ булевой функции . .

36

 

3.3.2 Выражение сложения по модулю 2, эквивалент-

 

ности и импликации через другие элементарные функции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

3.4Многочлен Жегалкина . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 39

3.5Различные алгоритмы построения многочлена Жегалкина 41 3.5.1 Алгоритм 1 (посредством СДНФ) . . . . . . . . . 41

П

 

 

.

 

 

3.5.2 Алгоритм 2 (метод неопределенных коэффициен-

 

 

.

42

3.5.3 Алгоритм 3 (метод треугольника) . . . . . . . . .

44

В

.

46

3.6 Задачи для самостоятельного решения . . . . . . . . . . .

4Геометрический метод минимизации булевых функций 48

4.1Постановка задачи минимизации . . . . . . . . . . . . . . 48

4.1.1Основные определения . . . . . . . . . . . . . . . . 48

4.1.2Алгоритм построения минимальной ДНФ . . . . . 52

4.2Геометрический метод построения минимальной ДНФС.А

5

булевых функций трех переменных . . . . . . . . . . . . 52

4.2.1Задание функции на двоичном кубе . . . . . . . . 52

4.2.2Грани булевого куба . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

4.2.3Сокращенная ДНФ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

4.2.4 Ядро функции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

4.2.5Тупиковые и минимальные ДНФ . . . . . . . . . . 60

4.2.6БарашевФункция Патрика . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

 

Унучек

 

 

МИРЭА

68

4.3 Задачи для самостоятельного решения . . . . . . . . . . .

Метод Квайна - Мак-Класки минимизации булевых

 

функций

 

71

5.1Склейка соседних наборов . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

5.2Алгоритм Квайна - Мак-Класки . . . . . . . . . . . . . . 72

5.3Задачи для самостоятельного решения . . . . . . . . . . . 86

266

6 Метод Карно минимизации булевых функций

 

90

 

6.1

Представление функции алгебры логики картой Карно .

90

 

6.2

Алгоритм Карно минимизации булевых функций . . . .

93

 

6.3

Задачи для самостоятельного решения . . . . . . . . . . . 108

7

Основные замкнутые классы

 

 

110

 

7.1

Замыкание. Замкнутые множества . . . . . . . . . . . . . 110

 

7.2

Классы T , сохраняющие константу σ . . . . . . . . . . . 111

 

7.3

Класс S самодвойственных функций . . . . . . . . . . . . 114

 

 

 

.

 

 

 

7.3.1 Алгоритм 1 определения самодвойственности бу-

 

 

 

левой функции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

117

 

 

 

П

 

 

 

 

7.3.2 Алгоритм 2 определения самодвойственности бу-

 

 

 

 

.

 

118

 

 

левой функции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

 

7.3.3 Алгоритм 3 определения самодвойственности бу-

 

 

 

 

 

.

119

 

 

левой функции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

7.4

Класс M монотонных функций . . . . . . . . . . . . . . . 124

 

 

Барашев

А

 

 

 

Вмонотонности булевой

 

 

 

7.4.1 Алгоритм 1 определения

 

 

 

 

.

 

 

 

 

функции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

 

 

7.4.2 Алгоритм 2 определения монотонности булевой

 

 

 

функции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

 

7.5

Класс L линейных функций . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

 

7.6

Задачи для самостоятельного решенияС. . . . . . . . . . . 145

8

Полнота систем функций

 

 

148

8.1Примеры полных систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

8.2Критерий Поста функциональной полноты . . . . . . . . 149

8.2.1Алгоритм получения функций 0, 1, x, x y, x&y

из системы функций . . . . . . . . . . . . . . . . 150

8.3Задачи для самостоятельного решения . . . . . . . . . . . 163Унучек

10

Деревья

МИРЭА

182

9

Графы

 

165

 

9.1

Основные определения теории графов . . . . . . . . . . . 165

 

9.2

Способы задания графов . . . . . . . . . . . . . . . . . .

170

 

9.3

Графы специального вида . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

 

10.1

Определение и свойства деревьев . . . . . . . . . . . . . . 182

 

10.2

Остовные деревья . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

185

267

10.2.1 Алгоритм Краскала построения минимального остова в графе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

10.2.2Алгоритм Прима построения минимального остова в графе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

10.3Задачи для самостоятельного решения . . . . . . . . . . . 196

11 Алгоритм поиска кратчайшего пути во взвешенном гра-

фе.

 

 

198

11.1

Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

198

11.2

 

.

199

Алгоритм Дейкстры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11.3

Задачи для самостоятельного решения . . . . . . . . . . . 213

 

 

П

 

12 Задача об оптимальном назначении

.

215

12.1

Паросочетания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

215

12.2

Венгерский алгоритм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

217

12.2.1Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

12.2.2Основные определения. Теорема Холла . . . . . . 218

12.2.3Алгоритм отыскания максимального паросочета-В А.

ния в двудольном графе(венгерский.алгоритм) . . 219 12.3 Задача об оптимальном назначении . . . . . . . . . . . . 222

12.3.1Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

12.3.2Алгоритм поиска оптимального назначения . . . . 223

12.4Задачи для самостоятельного решения . . . . . . . . . . . 237С

13 Сети. Потоки.

239

13.1Основные определения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239

13.2Теорема Форда - Фалкерсона . . . . . . . . . . . . . . . . 242

13.3Алгоритм поиска максимального потока в транспортнойБарашев

Унучек

 

 

 

МИРЭА

. . . . .

243

сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13.4 Задачи для самостоятельного решения . . . . . . . . . . .

261

Список литературы

 

 

264

268