Bei Djkstra mit negativen Kantengewichten positive Konstante addieren?

Einen wunderschönen guten boungiorno an alle,

Gegeben sei ein Graph G mit negativen Kantengewichten w ∈ ℤ \ℕ. Sei k das kleinste Gewicht einer Kante. Wir verfolgen die folgende Strategie, um die negativen Gewichte in positive zu transformieren: Addiere |k| auf jedes Kantengewicht und führe den Dijkstra-Algorithmus aus.Führt unsere Strategie zu einer korrekten Bestimmung der kürzesten Wege in G? Begründe Deine Antwort anhand eines Beispielgraphen.

Ansatz: Ich bin mir nicht sicher ob ich die Aufgabe richtig verstanden habe. Wir haben hier jetzt einen Graphen, der ausschließlich aus negativen Kantengewichten besteht. Und jetzt sollen wir |k| also das größte negative Gewicht auf jede einzelne Kante addieren und prüfen, ob Dijkstra noch korrekt funktioniert. Und genau da liegt der Hund in der Petersilie begraben. Weil Djkstra arbeitet doch ohnehin schon nicht mehr 100 % korrekt mit negativen Kantangewichten. Wie soll ich dann prüfen, ob er unter dieser Modifikation ( |k| drauf addieren ), dann noch korrekt arbeitet, wenn schon mal die Voraussetzung für korrektes Arbeiten nicht mehr erfüllt ist.

In dem Hinweis steht jetzt „Begründe Deine Antwort anhand eines Beispielgraphen“.. das hört sich so an als würden die dann nach einem Gegenbeispiel fragen.

Aber es würde sich doch nichts an den Kürzesten Wegen ändrern. Angenommen wir haben jetzt einen Graphen mit den Kantengewichten k = -10, -9, -8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1. Dann wäre das kleinste Gewicht k = - 10. Also ist |k| = 10. Also überall 10 addieren

-10 + 10 = 0

-9 + 10 = -1

-8 + 10 = - 2

-1 + 10 = 9

usw.

Dann sind die Kantengewichte halt alle um 10 größer. Ändert sich nichts dran.Die Wege die früher "-10" waren und die kürzesten wahren, sind jetzt halt die Wege die "0" heißen und die kürzesten sind. Diejenigen die früher die zweitkürzesten waren und "-9" hießen, heißen jetzt halt "-1" usw.. Selbes System. Oder hat jemand ein gutes Gegenbeispiel wo es nicht funktioniert? Bei positiven Kantengewichten würde mir jetzt sowart was einfallen, aber hier sollen die Gewichte ja nur negativ sein.

Danke und einen wunderschönen sonnigen Sonntag Nachmittag

Studium, Schule, Mathematik, rechnen, gewichte, Informatik, Theoretische Informatik, Universität, Algorithmus, Graphentheorie, Kante
Logarithmenfunktionen nach asymptotischem Wachstum ordnen?

Guten Abend

Ansatz:

Zunächst erst mal alle unnötig kompliziert gegebenen Funktionen so umschreiben, dass sie sich vergleichen lassen

a (n) = 13n³, kann man nicht mehr vereinfachen

b (n) = log_4 n³ ist nichts anderes als 1,5 log_2 n

c (n) = 9 log_3 n hätt ich jetzt auch nicht weiter vereinfachen können

d (n) = log_2 4 n^4/3 ist nichts anderes als log_2 (4) + log2 (n^3/4), also 2 + 3/4 log_2 n

e (n) = n^log_4 n^4 kann man umschreiben zu n^2 log_2 (n).

Ich hätte die Funktionen also sortiert (von langsam nach schnell):

c < d < b < a < e.

Problem: Mein Tutor meinte die richtige Reihenfolge wäre: d < b < c < e < a.

Ich versteh es nicht. c. hat ja log_3 (n) und das ist ja schon mal langsamer als alles mit log_2 (n). Bei d und b bin ich mir unsicher, weil die ja eigentlich asymptotisch gleich schnell wachsen sollten. b wächst vielleicht bissl schneller weil es mit 1,5 multipliziert wird, während d nur mit 3/4 multipliziert wird.

Großes Kopfzerbrechen bereitet mir die Tatsache, dass e langsamer wachen soll als a. Bei e (n) ist doch das "n" im Exponenten. Auch wenn man im TR z.B. für n = 17 die Funktion e (n) eingibt, also 17^log_4 (17)^4 ist das 2.9210^21, also eine tierisch hoche Zahl. Wärend n = 17 in die Funtkion a(n) eingesetzt, lediglich 1317³ = 63869 ergibt, also viel weniger wächst. Auf desmos kann man die Funktionen plotten, und dort ist e (n) [bzw. ich musste es hier f(n) nennen, weil das Programm den Buchstaben "e" direkt als Euler'sche Phi-Funktion interpretiert] auch viel stärker an der y-Achse dran, also müsste es doch eigentlich stärker wachsen, or?

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Schule, Mathematik, Informatik, Logarithmus, Potenzen, Theoretische Informatik, Wachstum, Algorithmen und Datenstrukturen
Warum lässt sich jedes Problem in P auf jedes andere Problem in P reduzieren und was heißt das?

Ich habe gerade gelernt, dass man jedes Entscheidungsproblem L1 über Σ in P auf jedes andere Problem L2 über Σ aus P reduzieren kann. Mit hat es hier "die Kette rausgehauen":

Eine Reduktion ist ja eine berechenbare Abbildung



jetzt könnte ich festlegen Σ = Natürliche Zahlen von 1 bis 1 Million

L1 = {w ∈ Σ | w ist prim)

L2 = {w ∈ Σ | w ist gerade)

und definieren:

f(w) = 6 wenn w prim

f(w) = 7 wenn w nicht prim

Dies erfüllt genau die obige Definition einer Reduktion.

Nur welchen Sinn macht es, hier von einer "Reduktion" zu sprechen, denn ich habe ja den Primtest auf eine Zahl nicht auf den Test auf Geradheit einer Zahl zurückgeführt.

Ich hätte intuitiv etwas als Reduktion bezeichnet, wenn ich durch die Entscheidung L2 auch L1 entscheiden kann. Hier liegt aber aus meiner Laiensicht ein "fauler Zauber" vor, denn in der Abbildungsvorschrift f ist eigentlich schon enthalten, dass ich dafür schon die Entscheidung auf Prim durchführen, also L1 lösen muss. Es "hört sich aber so an", als könnte man nun einen Primtest (der ja, obwohl in P liegend, relativ komplex ist) auf etwas "reduzieren", wo man nur auf Geradheit prüft (was ja von der Komplexität nicht vergleichbar ist). Jedenfalls ist das nicht im Sinne der Erfindung eines "funktionierenden" Algorithmus für L1, den ich zu lösen vermag, indem ich L2 löse.

Ich hoffe, ich habe mich in meiner Notation verständlich ausgedrückt und man weiß, was ich meine...(bin kein Informatiker, daher bitte Milde walten lassen ;-)

Habe ich eine falsche Vorstellung von einer Reduktion oder ist das einfach so?

Informatik, Theoretische Informatik, formale Sprachen
Pivotwahl bei Quicksort und Quickselect?

Guten Abend,

ich bräuchte mal kurz Hilfe bei folgenden Aufgaben, bitte. Es geht mir darum, dass ich einfach nicht versteh', was zu tun ist. Wir hatten in der Vorlesung den Quicksort-Algorithmus. Ich weiß, dass bei Quicksort das zu sortierende Array in immer kleiner Teilarrays eingeteilt wird, wobei das größere Array zuerst auf den Stack gelegt wird. Das Pivotelement ist entweder das linke oder das rechte und man setzt dann links und rechts einen Pointer am entsprechenden Teilarray. Ist das erste Element des zu sortierenden Teilarrays, welches größer als das Pivotelement ist, gefunden, und es findet sich vom rechten Pointer aus das erste Element, welches kleiner als das Pivotelement ist, so werden diese vertauscht. Bei Überkreuzungen tausche jenes Element auf dass der linke Pointer zeigt mit dem Pivotelement. So hatten wir's zumindest in der Vorlesung (Partitionswahl). Zu den Aufgaben

Aufgabe 1

Ein wichtiger Faktor für die Laufzeit von Quicksort und Quickselect (das Auswahlverfahren des k-kleinsten Elements analog zu Quicksort) ist die Wahl des Pivotelements. Das Pivotelement sollte die zu sortierende Folge in zwei möglichst gleich große Teilfolgen aufspalten.Gegeben sei eine unsortierte Folge mit n paarweise verschiedenen Elementen. Weiterhin sei r(x) die Position des Elements x in der sortierten Folge. Eine mögliche Strategie für die Pivotwahl ist:Wähle uniform zufällig 7 Elemente aus der Eingabefolge und gib das viertkleinste als Pivotelement aus. Dabei können Elemente in der Auswahl mehrmals vorkommen (Ziehen mit Zurücklegen)

.a) Berechne die Wahrscheinlichkeit für das Ereignis: n/4 < r(Pivot) ≤ 3n/4.

b) Nach wie vielen unabhängigen Wiederholungen der Pivotwahl ist zu erwarten, dass der Rang des Pivotelements das erste Mal außerhalb des Intervalls aus Aufgabenteil a) liegt? Hinweis: Du darfst annehmen, dass n= 4·kfür ein k∈N.

Aufgabe 2

Konstruiere eine Folge der Länge7, so dass Quickselect bei Verwendung der Pivotfunktionpivot(links, rechts) =⌈(links+rechts)/2⌉ auf der Suche nach dem viertgrößten Schlüssel die Problemgröße stets nur um 1verringert. Der Algorithmus soll insgesamt also sieben Schritte benötigen, bis er terminiert. Wende Quickselect auf Ihre Folge an, um die Korrektheit zu zeigen

Ansatz Ich verstehe hier nicht, wie n/4 gemeint ist. Wir hatten in der Vorlesung immer das Pivotelement ganz links oder ganz rechts. Jetzt steht hier "Pivot(links,rechts) = [(links+rechts)/2]. Greift man sich also da Element in der Mitte? Das ist bei einer Folge der Länge 7 doch nicht möglich, oder? WIe gehe ich allgemein vor um eine solche Folge zu finden.

LG

Jensek81

Computer, Schule, Mathematik, programmieren, rechnen, Array, Informatik, Theoretische Informatik, Algorithmus, stack, Binomialverteilung, Quicksort, Sortieralgorithmus, Algorithmen und Datenstrukturen
Wäre damit das P-NP Problem gelöst?

Also für alle, die nicht wissen, was es ist, es ist eines der Millenium Probleme, welches noch nicht gelöst wurde.

Kurze Zusammenfassung der Frage des P-NP Problems:

Bedeutet die Fähigkeit, korrekte Antworten schnell zu erkennen (NP) auch, dass es eine schnelle Möglichkeit gibt, diese Antworten zu finden (P)?

Beispiel:

Man hate einen Zauberwürfel mit auf jeder Seite hunderten Feldern, sobald er "gelöst" wird, kann man schnell erkennen, ob er richtig oder falsch gelöst wurde, allerdings würde man (nach dem heutigen Wissensstand) nahezu ewig brauchen, um ihn überhaupt lösen zu können, die Frage ist da halt: gibt es eine Möglichkeit, ihn schnell lösen zu können, da man ja auch schnell sehen kann, ob er richtig oder falsch gelöst ist.

Meine "Lösung" (als Gedankenexperiment; noch nicht rechnerisch nachgewiesen):

Man will ein Passwort hacken, weshalb man einen Algorithmus schreibt, welcher die Passwörter einzeln durchgeht (Problem in NP). Da wird ja schnell erkannt, ob ein Passwort richtig oder falsch ist (dadurch, dass man dann eingeloggt ist oder eben nicht), allerdings gibt es keine Möglichkeit, es anders herauszufinden, da es eben einfach keinen anderen Lösungsweg gibt. Also gibt es auch keinen schnelleren Lösungsweg, weshalb nur an diesem Beispiel theoretisch nachgewiesen wäre, dass P≠NP ist oder?

Ich würde mich über sachliche Antworten sehr freuen, mir ist bewusst, dass meine Antwort vermutlich viel zu einfach ist, damit sie als Lösung gesehen werden könnte und das andere Leute diese Idee vermutlich auch schon hatten. Mich würden nur eure Gedanken dazu interessieren!

Theoretische Informatik
Reguläre Grammatik vs regulärer Ausdruck?

Hallo,

ich arbeite gerade das Buch Compiler Engineering von Cooper durch und habe schon mehrere Fragen dazu. Vllt gibt es ja einen ITler, der mir helfen kann.

Im zweiten Kapitel habe ich reguläre Ausdrücke kennengelernt, mit welcher man eine reguläre Sprache beschreiben kann.

Der Scanner erzeugt also Wörter, die an den Parser weitergegeben werden.

Frage 1: Jetzt arbeitet der Parser mit einer regulären Grammatik, um eine Syntaxanalyse durchzuführen. Zu Beginn dachte ich, bei den Terminalen handelt es sich um Wörter aus der Sprache, aber wenn ich es jetzt richig verstehe, sind Terminale Zeichen aus dem Alphabet, über welchem die Sprache gebildet wird.

Wie erzeugt der Parser daraus eine Syntaxprüfung, wenn nicht die Reihenfolge der Wörter, sondern die, der Buchstaben analysiert wird. Sind die Grammatiken denn so komplex, dass die Wortreihenfolge kontrolliert werden kann? Bzw. wieso werden für beide Phasen dann nicht einfach eine Grammatik oder RegExes genutzt, anstatt beides zu definieren?

Frage 2: Ich dachte immer, eine Reg Gram und eine RegEx wären unterschiedliche Dinge. Hier https://de.wikipedia.org/wiki/Regul%C3%A4re_Grammatik#Regul%C3%A4re_Sprachen und im Beitrag unter Regulären Sprachen, wird aber gesagt, dass dies beide äquivalente Konzepte sind.

Was mich daran stört.

Als nicht reguläre Sprache wird häufig die Sprache L = a^n b^n genannt. Mir ist zwar bewusst, dass ich die Sprache nicht durch eine RegEx oder einen Automaten abbilden kann (von denen mir bewusst ist, dass sie äquivalent sind), aber ich könnte doch mit einer Regulären Grammatik bspw. die Ableitungsregel S -> aSb | € (epislon soll das sein :P) erzeugen und hätte damit doch eine Beschreibung für die Sprache.

Wenn RegExes und RegGrams aber äquivalent sind, dann scheine ich ja einen Fehler in der Ableitung zu machen.

Frage 3: Definition Reguläre Sprachen https://de.wikipedia.org/wiki/Regul%C3%A4re_Sprache#Definition

Hier wird beschrieben, dass eine der Bedingungen erfüllt sein muss, damit es sich um eine Reg Sprache handelt. Aber wenn eine Bedingung erfüllt ist, sind nicht gleichzeitig alle Bedingungen erfüllt?

Verwirrt mich alles ziemlich

Mathematik, IT, Informatik, Scanner, Theoretische Informatik, formale Sprachen, Regulärer Ausdruck