Számításelmélet új
szigorlati tételsor
2004. áprilisától ez az
új tételsor az aktuális.
"A" tételsor
- Végtelen halmazok számossága: egyenlő, kisebb-egyenlő, illetve
kisebb számosságú halmaz definíciója, Cantor-Bernstein-tétel
(NB). Megszámlálhatóan végtelen és kontinuum számosságú
halmaz.
,
,
számossága és ezek
összehasonlítása a természetes számok számosságával. Véges ábécé
feletti szavak és nyelvek halmaza, e halmazok
számossága. Hatványhalmaz, Cantor-tétel (
).
hatványhalmazának számossága (
). Kontinuum-hipotézis (NB).
- Determináns definíciója, alaptulajdonságai (
),
kiszámítása, kifejtési tétel (
). Mátrixok, műveletek
mátrixokkal, ezek tulajdonságai (
). Determinánsok szorzástétele
(NB). Mátrix inverze, létezésének szükséges és elégséges
feltétele, az inverz kiszámítása. Mátrix rangja, a rangfogalmak
egyenlősége (
). Gráf szomszédossági mátrixa, hatványainak
jelentése; gráf illeszkedési mátrixa, annak rangja (
).
- Lineáris egyenletrendszer megoldása Gauss-eliminációval,
megoldhatóság, a megoldás egyértelműségének feltétele.
-es lineáris egyenletrendszer egyértelmű
megoldhatóságának jellemzése a determináns segítségével (
),
általános egyenletrendszer megoldhatóságának jellemzése a rang
segítségével (
). Térbeli koordinátageometria: sík egyenlete,
egyenes egyenletrendszere, metszéspontok és metszésvonalak számítása.
- Vektortér definíciója, példák. Altér, lineáris kombináció,
generált altér, generátorrendszer. Lineáris függetlenség, a kétféle
definíció ekvivalenciája. Kicserélési tétel (
). Bázis, vektorok
bázis szerinti felírásának egyértelműsége. Dimenzió, a dimenzió
egyértelműsége.
- Lineáris leképezés fogalma, példák. Lineáris leképezés mátrixa,
vektor képének meghatározása a mátrix segítségével. Lineáris
leképezések szorzata, szorzat mátrixa (
). Lineáris leképezések
magtere, képtere, ezek altér volta. Dimenziótétel (
).
- Lineáris transzformációk, illetve négyzetes mátrixok
sajátértékei, sajátvektorai. A sajátértékek és sajátvektorok
meghatározása. Sajátaltér, ennek altér volta.
- Kombinatorikus leszámlálási alapfeladatok, példák. Binomiális
tétel. Gráfelméleti alapfogalmak: gráf, egyszerű gráf, izomorfia,
részgráf, feszített részgráf, élsorozat, út, kör, összefüggőség,
összefüggő komponens, fa, feszítőfa. Fák egyszerű tulajdonságai.
Cayley-tétel (
).
- Minimális költségű feszítőfa keresése. Piros-kék
algoritmus (
). Prim módszere, a módszer lépésszáma naív
és kupacos (
) implementáció esetén. Kruskal algoritmusa,
megvalósítása UNIO-HOLVAN adatszerkezettel, lépésszáma (
).
Boruvka módszere (
).
- Legrövidebb utak keresése. Szélességi
bejárás, lépésszáma. Dijkstra algoritmusa (
), lépésszáma
mátrixos (
) és éllistás (
) megadással.
Bellman-Ford algoritmusa, lépésszáma mátrixos megadás esetén.
Floyd algoritmusa, lépésszáma mátrixos megadás esetén (
).
- Mélységi bejárás, lépésszáma, mélységi és befejezési számozás, az
élek osztályozása irányított és irányítatlan
gráfok esetén. Alkalmazások: DAG tulajdonság ellenőrzése (
),
topologikus sorrend keresése (
), legrövidebb és leghosszabb út
keresése DAG-ban, PERT módszer.
- Síkbarajzolhatóság, kapcsolat a gömbre rajzolhatósággal,
Euler-tétel (
), felső becslés az élek
számára. Kuratowski-gráfok, ezek síkba nem rajzolhatósága,
Kuratowski-tétel (NB), Fáry-Wagner-tétel (NB). Dualitás,
gyenge izomorfia fogalma, absztrakt dualitás, Whitney
tételei (NB).
- Hamilton-körök és -utak. Szükséges feltétel Hamilton-kör/út
létezésére. Elégséges feltételek: Ore (
) és Dirac
tétele. Hamilton-kör keresés bonyolultsága (
).
Euler-körök és -utak, ezek létezésének szükséges és elégséges
feltétele.
- Gráfok színezése.
fogalma és viszonya
-hez,
illetve
-hez. Brooks tétele (NB). Mycielski
konstrukciója (
). Intervallumgráfok színezése. Perfekt gráf
fogalma. Síkbarajzolható gráfok kromatikus száma (
). 3-SZÍN
nyelv bonyolultsága (
). Élkromatikus szám,
viszonya
-hez, Vizing-tétel (
).
- Páros gráfok. Párosítások páros gráfban, magyar
módszer (
), lépésszáma. König tétele (
), Hall
tétele (
), Frobenius tétele (
). Párosítások tetszőleges
gráfban,
és
kapcsolata, Tutte tétele (csak a szükségesség
bizonyításával). Gallai tételei (közülük szabadon választhatóan az
egyik bizonyításával).
- Hálózat, hálózati folyamok. A javító utas algoritmus.
Ford-Fulkerson tétel (
), Edmonds-Karp tétel (NB).
Egészértékűségi lemma. A folyamprobléma általánosításai. Menger
tételei (
). Többszörös összefüggőség, élösszefüggőség. Dirac
tétele (NB).
- Oszthatóság, felbonthatatlan és prímtulajdonságú számok.
A számelmélet alaptétele (
). Osztók száma. A prímek
számának végtelensége. Kongruencia fogalma, alapműveletek kongruenciákkal. Lineáris
kongruenciák, a megoldhatóság szükséges és elégséges (
)
feltétele. Wilson tétele (
).
- Teljes és redukált maradékrendszer,
-függvény
definíciója. Euler-Fermat-tétel (
), kis Fermat-tétel. Euklideszi
algoritmus.
- Számelmélet és algoritmusok: alapműveletek, hatványozás az
egészek körében és modulo
. Prímtesztelés (feladata, Fermat-féle
teszt, Carmichael számok). Nyilvános kulcsú titkosírás.
- Művelet fogalma, félcsoport, csoport, Abel-csoport, részcsoport,
elem rendje. Példák: csoportok számokon, mátrixokon, rajzok
szimmetriacsoportja, ciklikus csoport, diédercsoport, szimmetrikus
csoport. Csoportok izomorfiája. Mellékosztály, Lagrange tétele
(
), elemrend és csoport rendjének kapcsolata.
- Gyűrű és test fogalma. Példák:
,
,
,
-es mátrixok, polinomok,
.
Komplex számok, algebrai és trigonometrikus alak, alapműveletek
komplex számokkal. Komplex szám
-edik gyöke, egységgyökök.
``B'' tételsor
- Rendezési feladat. Buborékrendezés, lépésszáma (
).
Beszúrásos rendezés, lépésszáma.
Rendezett sorozatok összefésülése, az
összefésülés lépésszáma, összefésüléses rendezés, lépésszáma (
).
Alsó korlát az összehasonlítás alapú rendezésekre (
).
Gyorsrendezés, lépésszáma (
).
Ládarendezés, radixrendezés (
), lépésszámuk (
).
- Kupac adatszerkezet, műveletek, lépésszámuk, kupacépítés (
).
Kupacos rendezés, lépésszáma.
Lineáris és bináris keresés rendezett halmazban, a keresés lépésszáma,
alsó korlát.
Bináris keresőfák, műveletek, lépésszámuk.
- AVL-fák, szintszám (
), műveletek (
), lépésszámuk (
).
2-3 fák, szintszám, műveletek, lépésszámuk.
B-fák, műveletek (
), lépésszámuk (
).
- Vödrös hash-elés, a műveletek lépésszáma (
).
Nyitott címzésű hash-elés:
lineáris és kvadratikus maradék próba (
), kettős hash-elés.
Jó hash-függvények (
).
A hash-elés alkalmazhatósága, összehasonlítva a keresőfákkal.
- A Turing-gép fogalma, működése. A többszalagos Turing-gép
szimulálása egyszalagossal, az idő és tárkorlát változása (
).
A Chomsky nyelvosztályok kapcsolata a Turing-gép változataival (
).
Univerzális Turing-gépek létezése (
).
Church-Turing-tézis.
- Rekurzív és rekurzívan felsorolható nyelvek
és rekurzív, illetve parciálisan
rekurzív függvények. Az R, RE, coR és coRE
nyelvosztályok kapcsolata.
Nevezetes nyelvek, bonyolultságuk:
diagonális nyelv, univerzális nyelv (
),
megállási nyelv,
dominó probléma (
),
Post megfeleltetési feladata (NB), környezetfüggetlen nyelvtanokkal
kapcsolatos eldönthetetlen feladatok (
).
- Kolmogorov-bonyolultság: adott Turing-gépre vett bonyolultság,
invariancia-tétel, a Kolmogorov bonyolultság definíciója, a
definíció értelmessége.
Összenyomhatatlanság, összenyomhatatlan szavak létezése (
), a
C függvény bonyolultsága (
).
- Idő- és tárkorlátos Turing-gépek. Tár-idő-tétel (
). Nevezetes
nyelvosztályok: P, PSPACE, EXPTIME, ezek kapcsolata.
- Nemdeterminisztikus Turing-gépek, idő és tárbonyolultságuk.
NP és coNP nyelvosztály, ezek kapcsolata P-vel és R-rel.
Tanú-tétel (
). Példák NP és coNP-beli nyelvekre.
- Karp-redukció, a Karp-redukció tranzitivitása.
NP-teljesség. Cook-Levin-tétel (
).
További nyelvek NP-teljessége:
3-SAT (
), 3-SZÍN (
), MAXFTLEN,
X3C (NB),
H (NB), RH (NB), Ládapakolás (NB).
- Dinamikus programozás: elve, példák a korábbi algoritmusok
közül, hátizsák probléma megoldása kis súlyok esetén, az algoritmus
lépésszáma.
Közelítő algoritmusok: elv, algoritmus a ládapakolási
feladatra (
).
- Véges automata. Véges automaták
determinizálása és teljesen specifikálása. Minimálautomata, konstrukciója,
unicitása (
). Kétirányban mozgó véges automata, kapcsolata az
egyirányban mozgó véges automatával (
).
- Generatív nyelvtanok, Chomsky-nyelvosztályok. A generatív
nyelvek számossága. Bal- és jobb-reguláris nyelvtanok,
kapcsolatuk (
), reguláris nyelvek. Véges automaták és reguláris
nyelvek kapcsolata.
- Reguláris nyelvek zártsági tulajdonságai:
metszet, unió (
), komplementer, konkatenált,
tranzitív lezárt (
). Pumpálási lemma reguláris
nyelvekre (
). Reguláris halmazok,
kapcsolatuk a reguláris nyelvekkel (
).
- Környezetfüggetlen nyelvek. Környezetfüggetlen nyelvtanok
jólfésült alakra hozása. Chomsky-normálformára hozás.
Greibach-normálforma (
). Rekurzió és balrekurzió
kiküszöbölhetősége.
- Veremautomaták. Állapottal és üres veremmel elfogadó
veremautomaták, ezek kapcsolata. Mélységbe látó veremautomata,
kapcsolata a nem mélységbe látó
veremautomatával (
). Környezetfüggetlen nyelvtanok és
veremautomaták kapcsolata (
), környezetfüggetlen
nyelvtanból veremautomata konstruálása.
- Pumpálási lemma környezetfüggetlen nyelvekre (
).
A környezetfüggetlen nyelvek zártsági tulajdonságai:
metszet, unió, komplementer,
konkatenált (
), tranzitív lezárt (
).
Determinisztikus környezetfüggetlen
nyelvek. A determinisztikus környezetfüggetlen nyelvek
zártsági tulajdonságai: metszet, unió, komplementer (
).
- A fordítás fogalma. Véges fordító. Reguláris (
) és
környezetfüggetlen nyelvek zártsági tulajdonságai a véges
fordítás esetén. Veremfordító, szintaxis vezérelt fordítási séma,
kapcsolatuk (
).
- Levezetési fa környezetfüggetlen nyelvtanok
esetén. Környezetfüggetlen nyelvtanok és nyelvek egyértelműsége.
A környezetfüggetlen nyelvtanok elemzésének célja.
Cocke-Younger-Kasami algoritmusa.
Az Earley-algoritmus.
- Balelemzés. Az LL(k)-elemzés algoritmusa (erős és gyenge).
LL(k) nyelvtanok (
) és nyelvek (
).
- Jobbelemzés. Az LR(k)-elemzés algoritmusa. LR(k)
nyelvtanok (
) és nyelvek (
). Prefix tulajdonságú nyelvek,
kapcsolatuk az LR(k)-elemzéssel (
).
- A precedenciaelemzés algoritmusa.
Erős és gyenge precedencia-nyelvtanok,
erősen és gyengén precedencia-elemezhető nyelvek kapcsolata (
).
Az operátor precedencia elemzés.