mirror of
https://github.com/kristoferssolo/Theory-of-Algorithms-Cheatsheet.git
synced 2025-10-21 20:10:39 +00:00
feat: add countables
This commit is contained in:
parent
bab28812d0
commit
bb63f218aa
BIN
assets/img/cantors-pairing-function.png
Normal file
BIN
assets/img/cantors-pairing-function.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 55 KiB |
102
layout.typ
102
layout.typ
@ -1,4 +1,3 @@
|
||||
#import "@preview/i-figured:0.2.4"
|
||||
#import "@preview/tablex:0.0.9": tablex
|
||||
#import "@preview/headcount:0.1.0": *
|
||||
|
||||
@ -14,7 +13,7 @@
|
||||
set document(author: authors)
|
||||
|
||||
set page(
|
||||
columns: 1,
|
||||
columns: 2,
|
||||
margin: (
|
||||
left: 10mm,
|
||||
right: 10mm,
|
||||
@ -62,13 +61,9 @@
|
||||
// WARNING: remove before sending
|
||||
// outline(title: "TODOs", target: figure.where(kind: "todo"))
|
||||
/* --- Figure/Table config start --- */
|
||||
show heading: i-figured.reset-counters
|
||||
show figure: i-figured.show-figure.with(numbering: "1.1.")
|
||||
set figure(numbering: dependent-numbering("1.1"))
|
||||
set figure(placement: none)
|
||||
|
||||
show figure.where(kind: "i-figured-table"): set block(breakable: true)
|
||||
show figure.where(kind: "i-figured-table"): set figure.caption(position: top)
|
||||
show figure.where(kind: "attachment"): set figure.caption(position: top)
|
||||
show figure.where(kind: raw): set figure.caption(position: top)
|
||||
|
||||
@ -78,103 +73,9 @@
|
||||
show figure.where(kind: image): set par(leading: 0.75em)
|
||||
show figure.caption: set text(size: 11pt)
|
||||
|
||||
show figure.caption: it => {
|
||||
if it.kind == "i-figured-table" {
|
||||
return align(
|
||||
end,
|
||||
emph(it.counter.display(it.numbering) + " tabula ")
|
||||
+ text(weight: "bold", it.body),
|
||||
)
|
||||
}
|
||||
if it.kind == "i-figured-image" {
|
||||
return align(
|
||||
start,
|
||||
emph(it.counter.display(it.numbering) + " att. ")
|
||||
+ text(weight: "bold", it.body),
|
||||
)
|
||||
}
|
||||
if (
|
||||
it.kind
|
||||
in (
|
||||
"i-figured-raw",
|
||||
"i-figured-\"attachment\"",
|
||||
)
|
||||
) {
|
||||
return align(end, it.counter.display() + ". pielikums. " + text(it.body))
|
||||
}
|
||||
it
|
||||
}
|
||||
|
||||
// disable default reference suppliments
|
||||
set ref(supplement: it => { })
|
||||
|
||||
// Custom show rule for references
|
||||
show ref: it => {
|
||||
let el = it.element
|
||||
|
||||
if el == none {
|
||||
return it
|
||||
}
|
||||
|
||||
if el.func() == heading {
|
||||
return link(
|
||||
el.location(),
|
||||
numbering(el.numbering, ..counter(heading).at(el.location()))
|
||||
+ " "
|
||||
+ el.body,
|
||||
)
|
||||
}
|
||||
|
||||
if el.func() == figure {
|
||||
let kind = el.kind
|
||||
|
||||
// Map for different kinds of supplements
|
||||
let supplement_map = (
|
||||
i-figured-table: "tab.",
|
||||
i-figured-image: "att.",
|
||||
attachment: "pielikumu",
|
||||
)
|
||||
|
||||
|
||||
// Get the supplement value properly
|
||||
let supplement = if type(it.supplement) != function {
|
||||
it.supplement
|
||||
} else {
|
||||
if kind in supplement_map {
|
||||
supplement_map.at(kind)
|
||||
} else {
|
||||
""
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
let number = if kind == "attachment" {
|
||||
(
|
||||
numbering(el.numbering, ..counter(figure.where(kind: kind)).at(
|
||||
el.location(),
|
||||
))
|
||||
+ "."
|
||||
) // Only add dot for attachments
|
||||
} else {
|
||||
numbering(el.numbering, ..counter(figure.where(kind: kind)).at(
|
||||
el.location(),
|
||||
)) // No extra dot for tables and images
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Create counter based on the kind
|
||||
return link(
|
||||
el.location(),
|
||||
number
|
||||
+ if supplement != "" {
|
||||
" " + supplement
|
||||
} else {
|
||||
""
|
||||
},
|
||||
)
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Default case for non-figure elements
|
||||
it
|
||||
}
|
||||
/* --- Figure/Table config end --- */
|
||||
|
||||
set list(marker: ([•], [--], [\*], [·]))
|
||||
@ -184,6 +85,7 @@
|
||||
|
||||
|
||||
outline(depth: 3, indent: indent, title: text(size: 14pt, "Saturs"))
|
||||
pagebreak()
|
||||
|
||||
body
|
||||
}
|
||||
|
||||
153
main.typ
153
main.typ
@ -6,11 +6,14 @@
|
||||
#show: project.with(title: [Theory of Algorithms Cheatsheet], authors: (
|
||||
"Kristofers Solo",
|
||||
))
|
||||
#pagebreak()
|
||||
|
||||
#let teo(title: "Teorēma", ..args) = memo(title: title, ..args)
|
||||
|
||||
#let TM = $T M$
|
||||
#let rej = $q_"rej"$
|
||||
#let acc = $q_"acc"$
|
||||
|
||||
|
||||
= Tjūringa Mašīnas
|
||||
== Info
|
||||
Var būt 3 veida uzdevumi: stāvokļu, tekstuāls, vairāklenšu.
|
||||
@ -36,7 +39,8 @@ Nosimulēt stāvēšanu uz vietas jeb $d=0$ var sādi:
|
||||
|
||||
== Piemērs
|
||||
Vai ieejas virknē $a^n b^n c^n$, kur $n>0$
|
||||
#columns(2, [
|
||||
|
||||
#context [
|
||||
$(q_1, a) -> (q_2, *, ->)$ \
|
||||
$(q_1, b slash c) -> rej$ \
|
||||
$(q_1, *) -> (q_1, *, ->)$ \
|
||||
@ -48,7 +52,6 @@ Vai ieejas virknē $a^n b^n c^n$, kur $n>0$
|
||||
$(q_2, *) -> (q_2, *, ->)$ \
|
||||
|
||||
$(q_3, a) -> rej$ \
|
||||
#colbreak()
|
||||
$(q_3, b) -> (q_3, b, ->)$ \
|
||||
$(q_3, c) -> (q_4, *, ->)$ \
|
||||
$(q_3, *) -> (q_3, *, ->)$ \
|
||||
@ -59,7 +62,7 @@ Vai ieejas virknē $a^n b^n c^n$, kur $n>0$
|
||||
|
||||
$(q_5, a slash b slash c slash *) -> (q_5, a slash b slash c slash *, <-)$ \
|
||||
$(q_5, \_) -> (q_1, \_, ->)$ \
|
||||
])
|
||||
]
|
||||
|
||||
- Aizstāj $a$ ar $*$, $b$ ar $*$, $c$ ar $*$.
|
||||
- Kontrolē secību (pēc $a$ jāseko $a$ vai $b$, pēc $b$ jāseko $b$ vai $c$, pēc
|
||||
@ -69,7 +72,7 @@ Vai ieejas virknē $a^n b^n c^n$, kur $n>0$
|
||||
== Piemērs
|
||||
Vai ieejas virkne $x \# x$, kur $x in {0,1}^*$
|
||||
|
||||
#columns(2, [
|
||||
#context [
|
||||
$(q_1, 0, \_) -> (q_1, 0, 0, ->, ->)$ \
|
||||
$(q_1, 1, \_) -> (q_1, 1, 1, ->, ->)$ \
|
||||
$(q_1, \#, \_) -> (q_2, \#, \_, 0, <-)$ \
|
||||
@ -85,13 +88,14 @@ Vai ieejas virkne $x \# x$, kur $x in {0,1}^*$
|
||||
$(q_3, 0 slash 1, \_) -> rej$ \
|
||||
$(q_3, \_, 0 slash 1) -> rej$ \
|
||||
$(q_3, \_, \_) -> acc$ \
|
||||
])
|
||||
]
|
||||
|
||||
- Nokopē simbolus līdz $\#$ uz otras lentes.
|
||||
- Sasniedzot $\#$, uz otras lentes iet atpakaļ līdz pirmajam simbolam.
|
||||
- Salīdzina pirmās lentes simbolus pēc $\#$ ar otro lenti.
|
||||
|
||||
= Lietais $O$ un mazais $o$
|
||||
#set page(columns: 2)
|
||||
= Lielais $O$ un mazais $o$
|
||||
== Info
|
||||
- Tiek dota funkcija un jānosaka vai tā atrisināma dotajā lielā $O$ vai mazā $o$
|
||||
laikā.
|
||||
@ -109,48 +113,121 @@ Vai ieejas virkne $x \# x$, kur $x in {0,1}^*$
|
||||
+ Ja rezultāts sanāk tuvu $0$, tad vienādojums būs patiess, jo funkcija aug
|
||||
lēnāk.
|
||||
|
||||
#columns(
|
||||
2,
|
||||
[
|
||||
== Piemērs
|
||||
$ 2n^4 + 6n^2 + 17 =^? O(n^4) $
|
||||
== Piemērs
|
||||
$ 2n^4 + 6n^2 + 17 =^? O(n^4) $
|
||||
|
||||
Izteiksme ir patiesa, tā kā kreisās puses izteiksmes augstākā pakāpe jeb kārta
|
||||
ir $4$ un iekš $O$ tā arī ir $4$.
|
||||
Izteiksme ir patiesa, tā kā kreisās puses izteiksmes augstākā pakāpe jeb kārta
|
||||
ir $4$ un iekš $O$ tā arī ir $4$.
|
||||
|
||||
== Piemērs
|
||||
$ 2n^4 + 6n^2 + 17 =^? O(n^3) $
|
||||
== Piemērs
|
||||
$ 2n^4 + 6n^2 + 17 =^? O(n^3) $
|
||||
|
||||
Izteiksme ir aplama, jo kreisajā pusē augstākā pakāpe ir $4$, kamēr labajā ir norādīta $3$, un $4$ pakāpes izteiksmi nevar izpildīt $O(n^3)$.
|
||||
Izteiksme ir aplama, jo kreisajā pusē augstākā pakāpe ir $4$, kamēr labajā ir norādīta $3$, un $4$ pakāpes izteiksmi nevar izpildīt $O(n^3)$.
|
||||
|
||||
|
||||
== Piemērs <small-o-example-3>
|
||||
$ n log^4 n =^? o(n^1.5) $
|
||||
== Piemērs <small-o-example-3>
|
||||
$ n log^4 n =^? o(n^1.5) $
|
||||
|
||||
Ir zināms, ka mazajā $O$ notācijai, ja $lim_(x->oo)f(x)/g(x)$, kur $f(x)$ ir
|
||||
funkcija un $g(x)$ ir $o$, tad vienādība izpildās.
|
||||
Ievietojot vērtības $ lim_(n->oo) (n log^4 n)/n^1.5=0 $
|
||||
Tātad vienādojums ir
|
||||
patiess.
|
||||
Ir zināms, ka mazajā $O$ notācijai, ja $lim_(x->oo)f(x)/g(x)$, kur $f(x)$ ir
|
||||
funkcija un $g(x)$ ir $o$, tad vienādība izpildās.
|
||||
Ievietojot vērtības $ lim_(n->oo) (n log^4 n)/n^1.5=0 $
|
||||
Tātad vienādojums ir
|
||||
patiess.
|
||||
|
||||
#colbreak()
|
||||
#colbreak()
|
||||
|
||||
== Piemērs
|
||||
$ 2^n n^2 =^? o(n^3) $
|
||||
== Piemērs
|
||||
$ 2^n n^2 =^? o(n^3) $
|
||||
|
||||
Pēc tās pašas aprakstītās īpašības, kā @small-o-example-3, sanāktu
|
||||
$ lim_(n->oo) (2^n n^2)/3^n $
|
||||
un tā kā $3^n$ aug ātrāk kā $2^n$, šī robeža būs $0$ un sākotnējais
|
||||
vienādojums būs patiess.
|
||||
Pēc tās pašas aprakstītās īpašības, kā @small-o-example-3, sanāktu
|
||||
$ lim_(n->oo) (2^n n^2)/3^n $
|
||||
un tā kā $3^n$ aug ātrāk kā $2^n$, šī robeža būs $0$ un sākotnējais
|
||||
vienādojums būs patiess.
|
||||
|
||||
== Piemērs
|
||||
$ n^3 + 17n + 4 in^? O(n^3) $
|
||||
== Piemērs
|
||||
$ n^3 + 17n + 4 in^? O(n^3) $
|
||||
|
||||
Jā, $n^3 + 17n + 4 <= n^3 + 17n^3 + 4n^3 = 22n^3$.
|
||||
Jā, $n^3 + 17n + 4 <= n^3 + 17n^3 + 4n^3 = 22n^3$.
|
||||
|
||||
== Piemērs
|
||||
$ n^4 + 17n + 4 in^? O(n^3) $
|
||||
== Piemērs
|
||||
$ n^4 + 17n + 4 in^? O(n^3) $
|
||||
|
||||
Nē $n^4 + 17n + 4 > n^4 = n dot n^3$
|
||||
],
|
||||
Nē $n^4 + 17n + 4 > n^4 = n dot n^3$
|
||||
|
||||
= Sanumurējamība
|
||||
== Info
|
||||
- Bezgalīgas kopas $A$, $B$ ir vienāda izmēra, ja ir bijekcija ($1:1$ attiecība)
|
||||
$F: A->B$.
|
||||
- $A$ ir sanumurējama ar atkārtojumiem, ja ir attēlojums $F:N->A$, kas par katru
|
||||
$a$ $E$ $A$ attēlo vismaz vienu $x$ $E$ $N$.
|
||||
#teo[$A$ ir sanumurējama ar atkārtojumiem tad un tikai tad, ja $A$ ir sanumurējama.]
|
||||
|
||||
== Soļi
|
||||
- Kopa ir sanumurējama, ja tajā eksistē viennozīmīga atbilstība (bijekcija)
|
||||
starp kopas elementiem un naturāliem skaitļiem.
|
||||
Citos vārdos sakot, katram kopas elementam var piešķirt unikālu naturālu
|
||||
skaitli.
|
||||
- Ja kopa ir galīga, tā ir triviāli sanumurējama, jo katram elementam var
|
||||
piešķirt unikālu naturālu skaitli.
|
||||
- Ja kopa ir bezgalīga, jāņem vērā divi varianti:
|
||||
- Ja var izveidot bijekciju starp kopu un naturāliem skaitļiem, tad jāpierāda,
|
||||
ka bijekcija nepastāv.
|
||||
Var skaidri definēt funkciju, kas katram kopas elementam piešķir unikālu
|
||||
naturālu skaitli un parādīt, ka tā apvieno visus elementus bez dublēšanās.
|
||||
- Ja nevar atrast bijekciju starp kopu un naturāliem skaitļiem, tad jāpierāda,
|
||||
ka bijekcija nepastāv.
|
||||
Parasti tas tiek darīts, izmantojot pierādīšanas tehnikas, piemēram,
|
||||
diagonālināciju vai pretrunu (sk. @diagonalization, @contradiction).
|
||||
- Ja izdodas pierādīt, ka start kopu un naturāliem skaitļiem nav bijekcijas, tad
|
||||
kopa ir nesaskaitāma.
|
||||
|
||||
=== Diagonālinācija <diagonalization>
|
||||
Ietver paņēmienu, ka ir saraksts vai uzskaitījums ar visiem kopas elementiem un
|
||||
tiek konstruēts jauns elementu, kas neatrodas šajā sarakstā.
|
||||
Tas demonstrē, ka kopa ir nesaskaitāma, jo vienmēr var izveidot jaunu elementu,
|
||||
kas nav iekļauts uzskaitē.
|
||||
|
||||
=== Pretruna <contradiction>
|
||||
Pieņem, ka kopa ir saskaitāma un tad rodas pretruna.
|
||||
To var izdarīt, parādot, ka kaut kādas kopas īpašības vai kardinalitāte ir
|
||||
pretrunā ar sanumurējamības pieņēmumu.
|
||||
|
||||
== Piemērs
|
||||
Vai visu veselo skaitļu kopa $ZZ={..., -1, 0, 1, ...}$ ir sanumurējama? \
|
||||
Vai ir $F:{F(1), F(2), ..., F(n), ...}=ZZ$? \
|
||||
|
||||
|
||||
$ F(1)=0, F(2)=-1, F(3)=1, F(4)=-2, ... $
|
||||
|
||||
Viens no veidiem, kā izveidot bijekciju pāra kopai, ir izmantot metodi, ko sauc
|
||||
par Kantoro pārošanas funkciju.
|
||||
Kantora pārošanas funkcija ir definēta sekojoši:
|
||||
$f(k_1, k_2) := 1/2(k_1 + k_2)(k_1 + k_2 + 1) + k_2$, kur $k_1,k_2 in NN$
|
||||
|
||||
#figure(
|
||||
image("assets/img/cantors-pairing-function.png", width: 50%),
|
||||
caption: "Cantor's pairing function",
|
||||
)
|
||||
|
||||
Šī funkcija kā ievadi pieņem naturālo skaitļu pāri $(k_1, k_2)$ un to attēlo
|
||||
kā unikālu naturālo skaitli.
|
||||
Tā nodrošina, ka katram pārim tiek piešķirts unikāls skaitlis un tiek aptverti
|
||||
visi iespējamie pāri bez atkārtojumiem.
|
||||
|
||||
Lai pierādītu, ka naturālo skaitļu pāru $(k_1, k_2)$ kopa ir saskaitāma, mēs
|
||||
varam parādīt, ka funkcija $f(k_1, k_2)$ nodrošina bijekciju starp naturālo
|
||||
skaitļu pāru kopu un naturālo skaitļu kopu.
|
||||
|
||||
=== Injektivitāte
|
||||
Pieņemsim, ka $f(k_1, k_2) = f(k_3, k_4)$, kur $(k_1, k_2)$ un $(k_3, k_4)$
|
||||
ir atšķirīgi pāri no naturālo skaitļu kopas.
|
||||
Vienkāršojot un nolīdzinot izteiksmes, varam parādīt, ka
|
||||
$k_1 = k_3$ un $k_2 = k_4$.
|
||||
Tātad funkcija $f$ ir injektīva.
|
||||
|
||||
=== Surjektivitāte
|
||||
Jebkuram naturālam skaitlim $n$ varam atrast pāri $(k_1, k_2)$, kas tiek
|
||||
attēlots uz $n$, izmantojot Kantora pārošanas funkcijas apgriezto funkciju.
|
||||
Pielietojot apgriezto funkciju uz $n$, varam atgūt sākotnējo pāri $(k_1, k_2)$.
|
||||
Tādējādi funkcija $f$ ir surjektīva.
|
||||
|
||||
|
||||
@ -2,5 +2,4 @@
|
||||
#import "@preview/fletcher:0.5.7"
|
||||
#import "@preview/gentle-clues:1.2.0"
|
||||
#import "@preview/headcount:0.1.0"
|
||||
#import "@preview/i-figured:0.2.4"
|
||||
#import "@preview/tablex:0.0.9"
|
||||
|
||||
Loading…
Reference in New Issue
Block a user