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.