diff --git a/sheet.tex b/sheet.tex index 2521c6e..3ef610c 100644 --- a/sheet.tex +++ b/sheet.tex @@ -41,7 +41,7 @@ \section{Chomsky-Hierarchie} \hspace*{-.5cm} \begin{tabular}{ l l l l l } - Chomsky-Typ & Wortproblem & Definition & Bsp & Maschinenmodell \\ + Chomsky & Wortproblem & Definition & Bsp & Maschinenmodell \\ Typ 0 & semi-entscheidbar & @@ -53,7 +53,7 @@ NP-Schwer & \makecell{$u \rightarrow v, |u| \leq |v|$ \\ $u \in V^+, S \notin V$ \\ $S \rightarrow \epsilon$ } & $L = \{ a^ib^ic^i | i \leq 1 \}$ & - \makecell{NTM mit Platzbedarf n \\ erkennt Wörter der Länge n in L \\ $\Rightarrow NTAPE(n)$ } \\ + \makecell[l]{NTM mit Platzbedarf n \\ erkennt Wörter der Länge n in L \\ $\Rightarrow NTAPE(n)$ } \\ Typ 2 & polynomiell & @@ -70,11 +70,16 @@ \subsection{Automaten} DEA $A = (Q, \Sigma, \delta: Q \times \Sigma \rightarrow Q, s \in Q, F \subseteq Q)$ \\ -NEA $A = (Q, \Sigma, \delta: Q \times (\Sigma \cup \{ \epsilon \} \rightarrow 2^Q, s \in Q, F \subseteq Q)$ -NPDA \\ +NEA $A = (Q, \Sigma, \delta: Q \times (\Sigma \cup \{ \epsilon \} \rightarrow 2^Q, s \in Q, F \subseteq Q)$ \\ +NPDA $M = (Q, \Sigma, \Gamma, q_0 \in Q, \delta: Q \times (\Sigma \cup +\{\epsilon\}) \times \Gamma \rightarrow 2^{Q \times \Gamma*}, F \subseteq Q)$ \\ DPDA \\ -DTM \\ -NTM \\ +DTM $M = (Q, \Sigma, \sqcup \notin \Sigma, \Gamma \supseteq \Sigma \cup +\{\sqcup\}, s \in Q, \delta: Q \times \Gamma \rightarrow Q \times \Gamma \times +\{L, R, N \}, F \subseteq Q)$ \\ +NTM $M = (Q, \Sigma, \sqcup \notin \Sigma, \Gamma \supseteq \Sigma \cup +\{\sqcup\}, s \in Q, \delta: Q \times (\Gamma \cup \{\epsilon\}) \rightarrow 2^{Q \times \Gamma \times +\{L, R, N \}}, F \subseteq Q)$ \\ \subsection{Pumping-Lemma} @@ -95,9 +100,10 @@ Widerlegen: \end{itemize} \end{multicols} -\begin{multicols}{2} -Potenzmengenkonstuktion NEA $\rightarrow$ DEA - +\hspace{-1cm} +\begin{minipage}[t]{.5\textwidth} + \subsubsection{Potenzmengenkonstuktion NEA $\rightarrow$ DEA} + \begin{minipage}{.5\textwidth} \begin{tabular}{c | c | c} Zustand & a & b \\ \hline @@ -108,13 +114,14 @@ Potenzmengenkonstuktion NEA $\rightarrow$ DEA $\{f, \underline{s}\}$ & $\{f, s, q_1\}$ & $\{f\}$ \\ $\{f, \underline{s}, q_1\}$ & $\{f, s, q_1\}$ & $\{f, q_2\}$ \\ \end{tabular} - + \end{minipage} + \begin{minipage}{.4\textwidth} \begin{tikzpicture}[initial text=,shorten >=1pt,node distance=2cm,on grid,auto] \node[state,initial,accepting] (S) {$S$}; \node[state] (q_1) [right of=S] {$q_1$}; - \node[state] (q_2) [right of=q_1] {$q_2$}; - \node[state] (f) [below of=q_1] {$f$}; + \node[state] (q_2) [below of=q_1] {$q_2$}; + \node[state] (f) [below of=S] {$f$}; \path[->] (S) edge [loop above] node {a} () @@ -129,11 +136,11 @@ Potenzmengenkonstuktion NEA $\rightarrow$ DEA ; \end{tikzpicture} -\end{multicols} - -\begin{multicols}{2} -Entfernen von $\epsilon$-Übergängen - + \end{minipage} +\end{minipage} +\begin{minipage}[t]{.55\textwidth} + \subsubsection{Entfernen von $\epsilon$-Übergängen} + \begin{minipage}{.5\textwidth} \begin{tabular}{c | c | c} Zustand & a & b \\ \hline @@ -142,7 +149,8 @@ Entfernen von $\epsilon$-Übergängen $q_2$ & $q_1$ & $S, q_2, q_3$ \\ $q_3$ & $q_1$ & $S, q_2, q_3$ \\ \end{tabular} - + \end{minipage} + \begin{minipage}{.5\textwidth} \begin{tikzpicture}[initial text=,shorten >=1pt,node distance=2cm,on grid,auto] \node[state,initial] (S) {$S$}; @@ -162,9 +170,11 @@ Entfernen von $\epsilon$-Übergängen ; \end{tikzpicture} -\end{multicols} - -Minimierung von Automaten + \end{minipage} +\end{minipage} +\begin{minipage}{\textwidth} + \begin{minipage}[t]{.35\textwidth} + \vspace{0pt} \begin{tikzpicture}[initial text=,shorten >=1pt,node distance=2cm,on grid,auto] \node[state,initial] (S) {$S$}; @@ -193,7 +203,28 @@ Minimierung von Automaten ; \end{tikzpicture} - +\end{minipage} + \begin{minipage}[t]{.17\textwidth} +\vspace{1cm} +\begin{tikzpicture} [binary tree layout] + \node[align=center] (1) {s,p,q,r,t,a,v \\ $\epsilon$ trennt} + child { + node {r} + } + child { node[align=center] {s,p,q,t,u,v \\ 1 trennt} + child { node[align=center] {s,p,u \\ 0 trennt} + child { node {s} } + child { node {p,u} } + } + child{ + node {q,t,v} + } + }; +\end{tikzpicture} +\end{minipage} +\begin{minipage}[t]{.4\textwidth} +\vspace{0pt} +\subsection{Minimierung von Automaten} \begin{tikzpicture}[initial text=,shorten >=1pt,node distance=2cm,on grid,auto] \node[state,initial] (S) {$[S]$}; @@ -212,42 +243,71 @@ Minimierung von Automaten ; \end{tikzpicture} - - - -\begin{tikzpicture} [binary tree layout] - \node[align=center] (1) {s,p,q,r,t,a,v \\ $\epsilon$ trennt} - child { - node {r} - } - child { node[align=center] {s,p,q,t,u,v \\ 1 trennt} - child { node[align=center] {s,p,u \\ 0 trennt} - child { node {s} } - child { node {p,u} } - } - child{ - node {q,t,v} - } - }; -\end{tikzpicture} +\end{minipage} +\end{minipage} \subsection{Nerode-Relation} \subsection{Chomsky-NF} -\section{NP-Vollständigkeit} +\begin{enumerate} + \item ersetze alle $a \in \Sigma$ in regeln durch neue Variable $Y_a$ und füge + $Y_a \rightarrow a$ hinzu. + \item ersetze $A \rightarrow B_1...B_m$ mit $m > 2$ durch $A \rightarrow B1C1, + C_i \rightarrow B_{i+1}C_{i+1}, C_{m-2} \rightarrow B_{m-1}B_m$ für $1 \leq + i < m-2$ + \item \begin{enumerate} + \item Finde die Menge V' aller Variablen A für die $A \rightarrow^* \epsilon$ existiert + \item Streiche alle Regeln $A \rightarrow \epsilon$; Für $A \rightarrow + BC$ füge ein $A \rightarrow B falls C \in V'$, $A \rightarrow B falls B \in V'$ + \end{enumerate} + \item \begin{enumerate} + \item Finde alle Kreise $A_1 \rightarrow A_2 \rightarrow ... + \rightarrow A_n \rightarrow A_1$. Ersetze alle $A_i$ durch $A_1$ (rechts und links) + \item Für jede regel $A \rightarrow B$ und jede Regel $B \rightarrow + C$ füge Regel $A \rightarrow C$ hinzu, lösche Regel $A \rightarrow B$ + \end{enumerate} +\end{enumerate} +Falls $S \rightarrow^* \epsilon$ existierte, füge Startsymbol S' mit Regel $S' +\rightarrow S | \epsilon$ hinzu. \section{Kellerautomaten} +\section{NP-Vollständigkeit} + +Falls $L_1, L_2 \in NP, L_1 \propto L_2$ und $L_1$ NP-Schwer, dann ist auch +$L_2$ NP-Schwer. "reduziere polynomiell von $L_1$ auf $L_2$" + \subsection{$4COLOR \in NP$} +Einen Lösungsvorschlag können wir in $O(|E|)$ verifizieren, indem wir für jede +Kante $\{u,v\}$ überprüffen, ob $c(u) \neq c(v)$. \subsection{$3COLOR \propto 4COLOR$} \subsubsection{Transformation} + +Sei $G = (V,E)$ eine 3COLOR Instanz. Erstelle dann eine 4COLOR Instanz $G' = +(V', E')$ mit $V' = V \cup \{u\}, E' = E \cup \{\{w,u\} | u \in V\}$. Die +Transformation ist polynomial. + \subsubsection{Äquivalenz/Korrektheit} +Sei $G = (V,E)$ eine 3COLOR Instanz mit Lösung c. Dann ist c'(u) = c(u), u \in V +mit c'(w) = 3 eine Lösung für die 4COLOR Insanz G', da nach Voraussetzung kein +Nachbar von w die farbe 3 haben kann. + +Sei $G' = (V', E')$ eine 4COLOR Instanz mit Lösung c. Dann ist $c = c'|_v$ eine +Lösung für die 4COLOR Instanz G' da per Konstruktion kein Knoten die leiche +Farbe wie w haben kann. \section{Approximationsalgorithmen} +\begin{tabular}{l c c} + Approximationsalforithmen & Minimierungsproblem & Maximierungsproblem \\ + Absolute Approxomation (additiver Fehler) & $A(I) \leq OPT(I) + K$ & $A(I) \geq OPT(I) - K$ \\ + Relative Approxomation (multiplikativer Fehler) & $A(I) \leq OPT(I) \cdot K$ & $A(I) \geq \frac{OPT(I)}{K}$ \\ + $R_A(I)$ & $\frac{A(I)}{OPT(I)}$ & $\frac{OPT(I)}{A(I)}$ +\end{tabular} + \section{Huffman-Kodierung} \end{document}