FT-Karteikarten Flashcards
Ist eine Kante mit minimalem Gewicht im
zugehörigen minimalen Spannbaum enthalten?
Nein. (Begründung: Kanten mit minimalem
Gewicht könnten einen Kreis bilden. Bäume sind
Kreisfrei!)
Kann man Kruskals Algorithmus auch verwenden,
um einen maximalen Spannbaum zu berechenen?
Ja. Man bevorzugt Kanten mit höherem Gewicht
oder gewichtet die Kanten neu.
Nennen Sie die Definition eines Graphen
Ein Graph g(V,E) ist eine Menge von Punkten V,
die eventuell durch Kanten E miteinander
verbunden sind, wobei es nicht auf die Form
ankommt.
Was ist in einem Multigraphen erlaubt?
In Multigraphen sind parallele Kanten (wenn
gerichtet: in die gleiche Richtung) erlaubt.
Was ist ein endlicher Graph?
Ein Graph dessen Mengen der Knoten und Kanten
endlich ist.
Wie nennt man einen Graphen ohne parallele
Kanten und ohne Schlinge?
schlichter Graph
Was ist ein Digraph?
Ein schlichter gerichteter Graph mit endlicher
Knotenmenge
Was ist ein Zyklus?
Ein Zyklus ist ein geschlossener Weg. Ein Weg ist
die Folge von gerichteten Kanten, jeweils in
Pfeilrichtung.
Was ist ein vollständiger Digraph?
Ein vollständiger Digraph ist ein Digraph, in dem
für jedes Knotenpaar i,j ein Pfeil von i nach j und
ein Pfeil von j nach i vorhanden ist.
Wie heißt ein ungerichteter schlichter Graph, wenn
für jedes Knotenpaar i,j eine Kante von i nach j
existiert?
vollständiger schlichter Graph
Wie heißt ein Graph, bei dem jedes Knotenpaar
durch mindestens eine Kette verbunden ist?
zusammenhängender Graph
Was ist ein zusammenhängender, kreisfreier und
ungerichteter Graph?
Ein ungerichteter Baum
Was ist ein gerichteter Baum?
Ein gerichteter, kreisfreier Graph mit genau einem
Ausgangsknoten
Was ist die Adjazenzmatrix?
Die Adjazenzmatrix A(g)=a_ij drückt aus, welche
Knoten i und j im Graph verbunden sind. Es ist
eine [nxn]-Matrix mit den binären Elementen 0 und
1. 1 wenn eine Kante e(i,j) existiert und 0 in allen
anderen Fällen. Für ungerichtete Graphen ist die
Adjazenzmatrix symmetrisch. (nxn; 0 und 1; für
ungerichtete symmetrisch)
Was ist die Inzidenzmatrix?
Die Inzidenzmatrix H(g) = h_ij drückt aus, welche
Kanten e_j mit Knoten i verbunden sind. [nxm]-
Matrix wobei n die Anzahl der Knoten und m die
Anzahl der Kanten ist. Sie enthält die folgenden
Elemente: 1 wenn i der Startpunkt von e_j ist, -1
wenn i der Endpunkt von e_j ist(nur in gerichteten
Graphen) und 0 in allen anderen Fällen( wenn i
nicht Start- oder Endpunkt von e_j ist).
Wann wird ein Graph als gewichteter Graph
bezeichnet?
Wenn alle Kanten E eines Graph g(V,E,w) mit Werten w(e) versehen sind.
Was muss gelten, damit ein Subgraph (V’,E’) von
einem ungerichtetem Graph ein Spannbaum ist?
1. Der Subgraph muss alle Knoten des Graphen umfassen V'=V 2. Der Subgraph ist ein Baum, und damit 3. ist der Subgraph zusammenhängend und Kreisfrei
Was ist das Gewicht eines Spannbaums?
Die Summe aller seiner Kantengewichte.
Was ist ein minimaler Spannbaum?
Ein Spannbaum mit dem minimalen Gewicht unter
allen Spannbäumen.
Nenne zwei Beispiele für die Anwendung von
Spannbäumen!
1 Linienplanung für den öffentlichen
Personenverkehr
2 Kostengünstige
Anschlusskabel für Internet
Welche Bedingungen hat der Kruskal-
Algorithmus?
Der Graph muss endlich, ungerichtet ,
zusammenhängend und gewichtet sein.
Wozu dient der Kruskal-Algorithmus?
Mit dem Kruskal-Algorithmus kann man einen
minimalen oder maximalen Spannbaum finden.
Wann wird eine Kante beim Kruskal-Algorithmus
nicht in den minimalen Spannbaum mit
aufgenommen?
Wenn die Auswahl der Kante einen Kreis bilden
würde, oder wenn sich die ein Spannbaum bilden
lässt, der nur Kanten mit niedrigerem
Kantengewicht enthält.
Wozu dient der Dijkstra-Algorithmus?
Mithilfe des Dijkstra-Algorithmus kann man den
kürzesten Weg von einem Knoten zu allen
anderen Knoten finden.
Ist ein Teilweg von einem kürzesten Weg selbst
immer ein kürzester Weg?
Ja.
Wie kann der Dijkstra-Algorithmus angepasst
werden, damit zunächst alle Kanten mit den
kleinsten Kantengewichten verwendet werden?
Vor der Anwendung des Dijkstra-Algorithmus ist
eine Neugewichtung der Kanten erforderlich.
Wann ist der Dijkstra-Algorithmus beendet?
Wenn die Menge der markierten Knoten der
Menge aller Knoten entspricht.
Wann funktioniert der Dijkstra-Algorithmus nicht?
Bei negativen Kantengewichten.
Was ist der entscheidende Vorteil vom Bellman-
Ford-Algorithmus gegenüber dem Dijkstra-
Algorithmus?
Er funktioniert auch bei negativen
Kantengewichten. Und erkennt negative Zyklen.
Wie lautet das Prinzip der optimalen Substruktur?
Ein kürzester Weg zwischen zwei beliebigen
Knoten i und j in einem Graphen setzt sich immer
aus kürzesten Teilwegen zusammen. Bemerkung:
Dies gilt nur bei Graphen ohne negativen Zyklus!
Was sind die Abruchkriterien des Bellman-Ford-
Algorithmus?
-Treten auf der Hauptdiagonalen negative Einträge
auf, kann der Algorithmus abgebrochen werden,
da dies ein Hinweis auf einen negativen Zyklus ist.
-Verändern sich die Einträge der
U-Matrix von einer Iteration zu nächsten nicht, so
kann der Algorithmus abgebrochen werden, da
bereits eine optimale Lösung vorliegt.
-Der
Algorithmus muss maximal |V|-1 Mal durchlaufen
werden, danach noch ein weiters Mal zum Test auf
einen negativen Zyklus. (|V|=Anzahl der Knoten)
Was bedeutet es, wenn beim Bellman-Ford-
Algorithmus auf der Hauptdiagonalen in der
Bewertungsmatrix negative Werte Auftreten?
Es zeigt, dass es einen negativen Zyklus gibt. Es
gibt keine Lösung.
Was versteht man unter einem linearen
Optimierungs- oder Programmierungsproblem?
Unter einem linearen Optimierungs- oder
Programmierungsproblem(LP) versteht man die
Aufgabe, eine lineare (Ziel-)Funktion unter der
Beachtung von linearen Nebenbedingungen
(=Restriktionen) zu maximieren (oder minimieren).
Was ist der zulässige Bereich?(LP)
Die Menge der Punkte, die die Nebenbedingungen
erfüllen.
Wozu dienen Schlupfvariablen?
Schlupfvariablen werden bei einer Ungleichung auf
einer Seite addiert, um die Ungleichung in eine
Gleichung umzuformen.
Was ist eine zulässige Lösung in einem LP?
Ein Punkt (oder Vektor) der alle Nebenbedingungen Erfüllt.
Was ist eine zulässige Lösung in einem LP?
Eine Lösung, die die Nichtnegativitätsbedingung
erfüllt. Eine Lösung ist ein Punkt (oder Vektor) der
alle Nebenbedingungen Erfüllt.
Im Tableau sind alle b_i positiv
Wann ist eine Lösung eines LP optimal?
Eine Lösung eines LP ist optimal, wenn es keine
Lösung gibt, die bei einem Maximierungsproblem
einen größeren(Minimierungsproblem kleineren)
Funktionswert erzielt.
Im Tableau erkennt man eine Optimallösung an
den positiven Einträgen in der z-Zeile(nicht
Zielfunktionswert betrachten).
Wie findet man grafisch die optimale Lösung eines
LP?
Zunächst zeichnet man die Nebenbedingungen in
ein Koordinatensystem (Tipp:Achsenabschnitte).
Die Nebenbedingungen spannen die
Lösungsmenge auf. Daraufhin zeichnet man die
Zielfunktion mit einem beliebigen aber festen
Zielfunktionswert ein. Jetzt verschiebt man die
Zielfunktion parallel soweit nach
oben(Maximierung) oder unten(Minimierung), bis
sie den Lösungsraum gerade noch berührt. Die
Punkte, die sich sowohl auf der verschobenen
Zielfunktion, alsauch in der Lösungsmenge
befinden sind die optimale Lösungsmenge.
Was ist bei der Verwendung einer Gleichung als
Nebenbedingung bei der Erstellung der
Standardform eines LP zubeachten?
Die Gleichung muss in eine „Größergleich-“ und
eine „Kleinergleich-“ Ungleichung aufgeteilt
werden.
Was sind Strukturvariablen?
Strukturvariablen sind keine Schlupfvariablen. Sie
sind die Variablen des Ursprünglichen Problems.
Wann spricht man von der Standardform eines
LP?
Maximierungsfunktion; Nur Gleichungen (Schlupf);
Nichtnegativitätsbedingung, alle variablen
links(auch in zf)
Was gilt bezüglich der Konvexität der
Lösungsmenge Eines LP in Standardform?
Die Menge der hinsichtlich jeder einzelnen der
Nebenbedingungen zulässigen Lösungen ist
Konvex. Die Menge X aller zulässigen Lösungen
des Problems ist als Durchschnitt konvexer
Mengen ebenfalls konvex mit endlich vielen
Eckpunkten.
Wieviele Eckpunkte der Lösungsmenge berührt
die optimale Zielfunktion immer?
mindestens Einen. Höchstens so viele wie es
Strukturvariablen gibt.
Was gilt für die Menge aller optimalen Lösungen
eines LPs bezüglich Konvexität?
Die Menge aller optimalen Lösungen eines LPs ist
immer konvex. (Sind zwei Punkte eine optimale
Lösung, so sind es auch alle dazwischen)
Welchen Wert hat eine Nicht-Basisvariable in der
Basislösung?
Null
Wann ist ein Punkt einer konvexen Menge ein
Eckpunkt?
Wenn er sich nicht als echte Linearkombination
zweier verschiedener Punkte der Menge darstellen
lässt.