TÖL203F Reiknirit, rökfræði og reiknanleiki

Similar documents
Kennaraglósur Excel Flóknari aðgerðir: Solver

Gagnasafnsfræði. Páll Melsted 16. sept

Málsýni. Aðferð til að meta málþroska barna. Jóhanna Einarsdóttir, Ester Sighvatsdóttir og Álfhildur Þorsteinsdóttir

Gagnasafnsfræði. Páll Melsted. 18. nóv

Sykursýkisdagbók ÚTGEFANDI: LANDSPÍTALI JANÚAR 2014 (BYGGT Á DIABETES HEALTH RECORD FRÁ THE DIABETES COALTILATION OF CALIFORNIA.)

Inngangur. Web ADI skjöl. Október, 2018 [WEB ADI - NOTENDALEIÐBEININGAR]

Uppsetning á Opus SMS Service

Vefskoðarinn Internet Explorer

Hugbúnaður kemur ekki í stað fólks! Camilla Ósk Hákonardóttir

Ronald Postma: Kitchen appliance to grow mushrooms was the project. Plugin Neon for Rhino and downloaded Bongo.

Samtök iðnaðarins. - Viðhorf félagsmanna til Evrópumála

Forritunarkeppni Framhaldsskólanna 2013

Reynsla hugbúnaðardeildar Símans við notkun Scrum og Kanban

OFBELDI (HUGTAKALEIKUR)

Uppsetning á biðlarahugbúnaði (ALEPH GUI client): útg í Windows 7, 8 og 10.

4) Þá ertu kominn inná routerinn og ætti valmyndin að líta út eins og sýnt er hér til hægri. 5) Því næst er smellt á Wizard setup

Tryggð viðskiptavina við banka í kjölfar bankahrunsins. Þórhallur Guðlaugsson dósent Friðrik Eysteinsson aðjunkt

Gerð einstaklingsbundinna áætlana um stuðning, byggðar á niðurstöðum um mat á stuðningsþörf (SIS) Tryggvi Sigurðsson, sviðsstjóri

Tiling Problems. This document supersedes the earlier notes posted about the tiling problem. 1 An Undecidable Problem about Tilings of the Plane

SWAY SNIPPING TOOL. Sway Office 365

CSCI 1590 Intro to Computational Complexity

Ferilsetning Jordans. Verkefni í samæfingum í stærðfræði Kennari: Reynir Axelsson. Guðmundur Einarsson (Nemi í B.S. námi við HÍ)

spjaldtölvur í skólastarfi

Námsaðstoð í stærðfræði á netinu

17. Symmetries. Thus, the example above corresponds to the matrix: We shall now look at how permutations relate to trees.

Zotero sett upp á Windows stýrikerfi

Stefnumiðuð samstarfsverkefni

Stylistic Fronting in corpora

Topics to be covered

2048 IS (PSPACE) HARD, BUT SOMETIMES EASY

Eðlishyggja í endurskoðun

Rökstudd forritun í Java

CSE 21 Practice Final Exam Winter 2016

Atriði úr Mastering Metrics

How hard are computer games? Graham Cormode, DIMACS

Ásta Kristjana Sveinsdóttir. Fólkstegundir. Um veitingu félagslegra eiginleika

Problem Set 4 Due: Wednesday, November 12th, 2014

Skilgreinið eða lýsið stuttlega merkingu eftirfarandi hugtaka. Takið dæmi til útskýringar.

Notandaleiðbeiningar Rental Inspection for Annata Dynamics RENT on Windows 8.1

Tölvupóstuppsetning á GSM síma

PIXELCALC: FORRIT TIL MÆLINGA Á STÆRÐ GOSMAKKA ÚT FRÁ STAFRÆNUM MYNDUM. Rögnvaldur Líndal Magnússon

Homework Assignment #1

MA/CSSE 473 Day 13. Student Questions. Permutation Generation. HW 6 due Monday, HW 7 next Thursday, Tuesday s exam. Permutation generation

Áhrif staðsetningar og útfærslu mislægra gatnamóta á umferðaröryggi

Viktoría Jensdóttir A3 notkun Lean Office. Dagskrá - markmið. Basic rules. Viktoría Jensdóttir 19.Janúar 2016

Heildsölugjaldskrá Mílu fyrir IP talsímaþjónustu á aðgangsleið 3 (Markaður 5/2008)

Notes for Recitation 3

Scrum-aðferðafræðin. Eðvald Möller. Ritstjóri: Ingjaldur Hannibalsson Viðskiptafræðideild

Skráning lýsigagna samkvæmt kröfum INSPIRE - Leiðbeiningar -

How the game works Characters, abilities and skills How dice rolls work Interaction and cooperation

FA EIGNAKERFIÐ. Notendahandbók. vegna biðskrá

Huglægt mat hlutlægt mat: Val prófatriða

28,800 Extremely Magic 5 5 Squares Arthur Holshouser. Harold Reiter.

Stær fræ i Kennsluleiðbeiningar. Kennsluleiðbeiningar. 8tíu. NÁMSGAGNASTOFNUN 4. mars 2008

Atli Harðarson. Java Kennslubók í forritun fyrir framhaldsskóla 2. útgáfa

Windows snjallforrit/apps og samnýting á kóða fyrir IOS og Android með Xamarin

Ferhyrningurinn: Myndræn framsetning á ársreikningi

CS 540-2: Introduction to Artificial Intelligence Homework Assignment #2. Assigned: Monday, February 6 Due: Saturday, February 18

STRATEGY AND COMPLEXITY OF THE GAME OF SQUARES

1 Inngangur Hvað er frammistöðumat og hvernig á að mæla það? gráðu mat/endurgjöf Gagnrýni á 360 gráðu mat...

Leiðbeiningar um gerð grisjunaráætlana

UNDECIDABILITY AND APERIODICITY OF TILINGS OF THE PLANE

Modeling, Analysis and Optimization of Networks. Alberto Ceselli

CSE548, AMS542: Analysis of Algorithms, Fall 2016 Date: Sep 25. Homework #1. ( Due: Oct 10 ) Figure 1: The laser game.

2009 Jón Freyr Jóhannsson 1

Má ég koma inn? Can I come in? M P Á S. Flóttamaður, farðu heim! Hann færi ef hann gæti. Leiðbeiningar

Vörumerki. Auðkenni markaðarins. Vörumerkjaréttur í stuttu máli Skráning vörumerkja Me höndlun umsókna Alþjó leg skráning vörumerkja

Hvernig eflum við gæði náms og kennslu?

DVA325 Formal Languages, Automata and Models of Computation (FABER)

12. 6 jokes are minimal.

Millimenningarfærni. Hulda Karen

CSE 21 Mathematics for Algorithm and System Analysis

Skólaskrifstofa Austurlands. Virknimat

Reglur um bestu framkvæmd viðskipta Samþykkt í febrúar 2017/ Áætluð endurskoðun í febrúar 2018 / Ábyrgðaraðili: Regluvarsla

LEAN 02. Stöðugar umbætur á Landspítalanum

ÁREIÐANLEIKI. 3. verkefni

Leiðsagnarmat. 1. Fræðslufundur. Edda Gíslrún Kjartansdóttir Nanna Kristín Christiansen

1*1 Minnisblað Dags

Jákvæður agi Jákvæður agi kennir félagsfærni og lífsleikni

Question Score Max Cover Total 149

LEIÐARVÍSIR VITUNDARVAKNING UM KYNFERÐISLEGT, ANDLEGT OG LÍKAMLEGT OFBELDI GEGN BÖRNUM

ESB og EES-samningurinn Upprunaréttindi og tollfríðindi. Svanhvít Jóna B. Reith lögfræðingur

Hvernig getum við uppfyllt þarfir kaupenda á netinu?

Lecture 20 November 13, 2014

Geislunarvísar og bestun í stafrænni röntgenmyndagerð

Homework Assignment #2

Tölvupóstuppsetning á GSM síma

Digital Logic Circuits

GREINAR UM BÆKUR ÁSTA KRISTJANA SVEINSDÓTTIR. Kvenna megin

Val starfsmanna og starfa til fjarvinnu

6.042/18.062J Mathematics for Computer Science December 17, 2008 Tom Leighton and Marten van Dijk. Final Exam

Ósk Nýsköpunarmiðstöðvar Íslands um undanþágu vegna fagráðs um styrkflokkað timbur

Málsástæður og lagarök Greinargerð andmælanda

Spurningar og svör vegna frummatsskýrslu

Grunnnámskeið í. forritsins. Einfaldlega Frontpage Námsefni á námskeiði kenndu í Fjölbrautaskólanum í Breiðholti, sumarið 2001.

ÍÞRÓTTADEILD. Vildbjerg - Danmark

Kynning á námskeiðinu Upplýsingatækni í menntun og skólaþróun. Tungumálatorgið. Miðja efnis og upplýsinga Vettvangur samstarfs

Tímarit íslenska Reggionetsins um leikskólastarf. Ritstjórn og ábyrgðarmenn: Guðrún Alda Harðardóttir og Kristín Dýrfjörð

skjá kort mús floppý ESD móðurborð tölva stýrikerfi kælivifta kort Harður diskur ROM SATA minni Tölvur og nettækni drif RAM tengibrú snúningshraði

THE ASSOCIATION OF MATHEMATICS TEACHERS OF NEW JERSEY 2018 ANNUAL WINTER CONFERENCE FOSTERING GROWTH MINDSETS IN EVERY MATH CLASSROOM

Transcription:

TÖL203F Reiknirit, rökfræði og reiknanleiki 26. apríl, 2016, 9:00 12:00 Aids: One handwritten A4 page (text on both sides). An Icelandic translation of the problems is on the last four pages. There are 4 problems on the exam of varying diculty. You need to justify your solutions to the problems. Points will be deducted for solutions which are hard to read, hard to understand or poorly justied, even though the answer may be correct. You can answer either in Icelandic or in English. The problem is on 8 numbered pages. Skim all problems before you start and make sure that nothing is missing. Do all your work in the space provided on the exam (using the back sheets if needed). Name:

Problem 1 (25%) a) (13%) Consider the problem of climbing a wall that is constructed out of square blocks of equal size, each of which provides one handhold. Some handholds are more dangerous/complicated than other. From each block the climber can reach three blocks of the row right above: one right on top, one to the right and one to the left (unless right or left are not available because that is the end of the wall). The goal is to nd the cost of the least dangerous path from the bottom of the wall to the top, where danger rating (cost) of a path is the sum of danger ratings (costs) of blocks used on that path. The input to the problem is an m n matrix C where C ij > 0 is the cost associated with square (i, j). Example: For the following 4 5 matrix, the cost of the optimal path (shown in bold) is 12. 2 8 9 5 8 4 4 6 2 3 5 7 5 6 1 3 2 5 4 8 Describe a dynamic programming algorithm with polynomial running time which determines the cost of the least dangerous path from the bottom to the top. 1

b) (12%) Suppose we are given an n n square grid, some of whose squares are colored black and the rest white. Describe and analyze a polynomial time algorithm to determine whether tokens (X) can be placed on the grid so that every token is on a white square; every row of the grid contains exactly one token; and every column of the grid contains exactly one token. Your input is a two dimensional array IsWhite[1... n, 1... n] of booleans, indicating which squares are white. Your output is a single boolean. For example, given the following grid as input, your algorithm should return True. 2

Problem 2 (25%) a) (10%) Which of the following statements are known to be true? Indicate true statements with an X. 3-SAT p 2-SAT. 4-SAT p 3-SAT. SAT NP co NP. If NP = co NP then P = NP. If P = NP then the Polynomial Hierarchy (P H) collapses to P. b) (5%) Suppose that you have access to an oracle who can answer the SUBSET-SUM decision problem, SUBSET-SUM Input: A set S = {s 1, s 2,..., s n } of positive integers and an integer t. Question: Does there exist a subset A {1, 2,..., n} such that i A s i = t? Show that it is possible to nd a partition A which sums to t, if one exists, by asking the oracle a polynomial number of questions. 3

c) (10%) A subset of nodes in an undirected graph G is said to be independent if no two nodes in the set are adjacent (i.e. connected by an edge). Show that the following problem is NP-complete. INDEPENDENT SET Input: A graph G and an integer k. Question: Does G have an independent set of size k or more? 4

Problem 3 (30%) a) (10%) Which of the following statements are known to be true? Indicate true statements with an X. Ackermann's function is primitive recursive. Partial recursive functions are capable of universal computation. Deciding whether a program Π halts in time t is decidable. Deciding whether a program Π halts is decidable. The set of all Turing machines is uncountably innite. b) (10%) Argue that the following statement about programs in the JAVA programming language is undecidable: Is any statement in this program unreachable? 5

c) (10%) Argue that a counter machine with two or more counters is capable of universal computation. You can cite results from the lectures, textbook and homework assignments in your argument. 6

Problem 4 a) (10%) Which of the following statements are known to be true? Indicate true statements with an X. REACHABILITY is in L. REACHABILITY is in NL. NAE-3-SAT L GRAPH-3-COLORING. The theorem of Savitch implies that NSP ACE( log n) SP ACE(log n). The proof that NL=co NL that appears in chapter 8 of the textbook and discussed in class can easily be modied to show that NP = co NP. b) (10%) Explain why NL P. You can cite results from the lectures, textbook and homework assignments in your argument. 7

c) (10%) Show that INTEGER PROGRAMMING is NP-hard by reducing from GRAPH- 3-COLORING (or GRAPH-k-COLORING with k 3, if you prefer). 8

Íslensk þýðing Dæmi 1 a) (13%) Þetta verkefni snýr að því að klífa vegg sem samanstendur af ferningslaga kubbum sem allir eru jafnstórir. Hver kubbur veitir eina handfestu og eru þær mis erðar/hættulegar. Klifrari kemst úr tiltekinni blokk í þrjár blokkir í næstu röð fyrir ofan: þá sem er beint fyrir ofan hann, þá sem er fyrir ofan hann og einn reit til vinstri og þá sem er fyrir ofan hann og einn reit til hægri (nema hann sé kominn út í enda veggjarins). Verkefnið snýst um að nna hættuminnstu leiðina frá neðsta hluta veggjarins til þess efsta. Heildarhætta fyrir tiltekna leið er summa hættu (kostnaðar) fyrir hverja blokk á leiðinni. Inntak verkefnisins er m n fylki C þar sem C ij > 0 er kostnaður (hætta) við blokk (i, j). Dæmi: Fyrir 4 5 fylkið hér að neðan er heildarkostnaður bestu leiðarinnar 12 (leiðin er feitletruð). 2 8 9 5 8 4 4 6 2 3 5 7 5 6 1 3 2 5 4 8 Setjið fram kvikt bestunarreiknirit sem keyrir í margliðutíma til ákvörðunar á kostnaði við hættuminnstu leiðina. b) (12%) Geð er n n reitaborð sem er þannig að hluti reitanna er litaður svartur og afgangurinn hvítur. Lýsið reikniriti sem keyrir í margliðutíma til að ákvarða hvort hægt sé að setja merki (X) á reitina þannig að öll merkin séu á hvítum reit, hver röð inniheldur nákvæmlega eitt merki og hver dálkur inniheldur nákvæmlega eitt merki. Inntakið er fylkið IsWhite[1... n, 1... n] sem geymir Bool gildi sem tilgreina hvaða reitir eru hvítir. Úttakið er eitt Bool gildi. Dæmi: Fyrir netið á bls. 2 á reikniritið að skila SATT.

Dæmi 2 (25%) a) (10%) Setjið X við þær fullyrðingar sem vitað er að eru sannar. 3-SAT p 2-SAT. 4-SAT p 3-SAT. SAT NP co NP. Ef NP = co NP þá P = NP. Ef P = NP þá fellur Polynomial Hierarchy (P H) saman við P. b) (5%) Gerið ráð fyrir að hafa aðgang að véfrétt sem getur ákvarðað SUBSET-SUM verkefnið, SUBSET-SUM Inntak: Mengi S = {s 1, s 2,..., s n } jákvæðra heiltalna og heiltala t. Spurning: Er til hlutmengi A {1, 2,..., n} þannig að i A s i = t? Sýnið hvernig nna megi skiptingu A þannig að summa staka í skiptingunni sé t, ef slík skipting er á annað borð til, með því að spyrja véfréttina ítrekað þ.a. fjöldi fyrirspurna sé margliða í stærð verkefnisins. c) (10%) Hlutmengi hnúta í óstefndu neti G kallast óháð ef engir tveir hnútar í menginu eru aðlægir (þ.e. tengdir með legg). Sýnið að eftirfarandi verkefni sé NPfullkomið. INDEPENDENT SET Inntak: Net G og heiltala k. Spurning: Hefur G óháð mengi með k eða eiri hnútum?

Dæmi 3 (30%) a) (10%) Setjið X við þær fullyrðingar sem vitað er að eru sannar. Ackermann fallið er frumstætt rakið. Hlutrakin föll svara til reiknanlegra falla. Það verkefni að ákvarða hvort forrit Π stöðvi eftir tíma t er ákvarðanlegt. Það verkefni að ákvarða hvort forrit Π stöðvi er ákvarðanlegt. Mengi allra Turing-véla er óteljanlega óendanlegt. b) (10%) Færið rök fyrir því að eftirfarandi fullyrðing um forrit sem skrifuð eru í JAVA forritunarmálinu sé ekki ákvarðanleg: Er einhver skipun í þessu forriti sem verður aldrei framkvæmd? c) (10%) Færið rök fyrir því að teljaravél með tveimur eða eiri teljurum sé fær um alhliða reikninga (e. universal computation). Þið getið vísað í niðurstöður úr fyrirlestrum, kennslubók og heimadæmum í rökstuðningi ykkar.

Dæmi 4 (30%) a) (10%) Setjið X við þær fullyrðingar sem vitað er að eru sannar. REACHABILITY er í L. REACHABILITY er í NL. NAE-3-SAT L GRAPH-3-COLORING. Setning Savitch felur í sér að NSP ACE( log n) SP ACE(log n). Sönnun á því að NL = co NL sem er að nna í kaa 8 í kennslubók og fjallað var um í fyrirlestri má auðveldlega breyta til að sýna að NP = co NP. b) (10%) Skýrið hvers vegna NL P. Þið getið vísað í niðurstöður úr fyrirlestrum, kennslubók og heimadæmum í rökstuðningi ykkar. c) (10%) Sýnið að INTEGER PROGRAMMING sé NP-ertt með yrfærslu frá GRAPH- 3-COLORING (eða GRAPH-k-COLORING með k 3, ef ykkur nnst það þægilegra).