1 2 3 4 5 תעודת זהות: מספר מחברת: סהב מבחן מועד א' -מודלים חישוביים ,סמסטר ב' תשע"ד ()1024 בית הספר למדעי המחשב ,אוניברסיטת תל-אביב מרצים :פרופ' ישי מנצור ,ד"ר יפתח הייטנר מתרגלים :מריאנו שיין ,אורן זלצמן ,יובל מוסקוביץ' 18/07/14 הוראות .1 מומלץ לקרא את כל ההנחיות והשאלות בתחילת המבחן ,לפני תחילת כתיבת התשובות. .2 משך הבחינה – שלוש שעות .לא תינתן כל הארכה נוספת. .3 חומר עזר מותר :שני דפי פוליו (דו צדדיים) בלבד עם שם התלמיד/ה. .4 יש לענות על השאלות הסגורות בטופס התשובות ועל השאלות הפתוחות במקום המיועד לכך בטופס השאלון (טופס זה) .מחברות הבחינה לא ייקראו ,וישמשו כטיוטה בלבד. .5 יש למלא בכל דף של השאלון מספר ת.ז .ומספר מחברת. יש למלא בטופס התשובות שם ,מספר ת.ז ומספר גרסה. .6 במבחן 41שאלות סגורות ו 5-שאלות פתוחות. א .בנוגע לשאלות הסגורות: סה"כ 23נקודות .הניקוד לכל שאלה מופיע לידה מספר השאלה. תשובה שגויה לא תזכה לנקודות. לכל שאלה יש לסמן תשובה אחת בטופס התשובות המצורף. יש לזכור למלא שם ,ת.ז .ומספר גרסה בטופס התשובות המצורף.ב .בנוגע לשאלות הפתוחות: סה"כ 70נקודות .הניקוד לכל שאלה מופיע לידה מספר השאלה. סימון "תשובה ריקה" יזכה בחלק (קטן) מהנקודות כמצוין ליד מספר השאלה. יש לענות על השאלות במקום המיועד לכך בטופס השאלון. יש לענות תשובות ברורות ענייניות ותמציתיות..7 מותר להשתמש בכל טענה שהוכחה בכיתה (בהרצאה ,בתרגול ,או בתרגיל בית) בתנאי שמצטטים אותה במדויק .טענות אחרות (כאלה שהוכחו בספר ,בהרצאות מהסמסטר הקודם ,וכו') יש להוכיח. .8 יש להניח ,P NPאלא אם מצוין אחרת. מספר הגרסה שלך הוא 1 :סמן זאת כרגע בטופס התשובות! בהצלחה! תעודת זהות: מספר מחברת: חלק א :שאלות סגורות שאלות לדוגמא: בשתי השאלות הבאות ישנן סדרת טענות ולכל אחת מהן יש לקבוע אם הטענה נכונה ,לא נכונה או לפעמים נכונה. להלן טענות לדוגמא עם הפתרונות: עבור השפות Aו B-נתון: יש רדוקציה פולינומיאלית מ A-לB- בכל אחת מהשאלות הבאות מוצגת טענה לבחור ע"פ המפתח הבא: א .הטענה נכונה ,עבור כל בחירה של השפות ,C ,B ,AוD- ב .הטענה לא נכונה ,עבור כל בחירה של השפות ,C ,B ,AוD- ג .לפעמים (בחירה של השפות ,C ,B ,Aו ) D-הטענה נכונה ולפעמים הטענה אינה נכונה. טענה לדוגמא B :לא ב P -או AבP- פתרון :הטענה תמיד נכונה כיוון שאם Bב P-אזי AבP- טענה לדוגמא B :ב P-ו A-בP- פתרון :הטענה לפעמים נכונה ולפעמים אינה נכונה כי יתכן: ( }04{=B=A )4והטענה נכונה ( )3יתכן ATM=B=Aולכן שניהם לא ב P-והטענה לא נכונה טענה לדוגמא B :ב P-ו A-אינה בP- פתרון :הטענה לא נכונה :אם Bב P-אזי גם AבP- תעודת זהות: מספר מחברת: חלק א1. עבור שפות ,C ,B ,Aו D-נתון: יש רדוקציה פולינומיאלית מ A -לB - יש רדוקציה פולינומיאלית מ B -לC - יש רדוקציה פולינומיאלית מ D -לC - בכל אחת מהשאלות הבאות מוצגת טענה .בטופס התשובות יש לבחור ע"פ המפתח הבא: ג .הטענה נכונה ,עבור כל בחירה של השפות ,C ,B ,AוD- ד .הטענה לא נכונה ,עבור כל בחירה של השפות ,C ,B ,AוD- ה .לפעמים (בחירה של השפות ,C ,B ,Aו ) D-הטענה נכונה ולפעמים הטענה אינה נכונה. טענה 2( 1נקודות) Bלא ב ,co-NPאו Aב .P תשובה :אולי .יתכן ש A-ו B -שניהם ב .P-יתכן ש A-ו B -ב NP -ולא ב. P- טענה 2( 2נקודות) Bלא ב ,NPאו Aב .NP תשובה :נכונה B .ב NP-גורר Aב .NP טענה 2( 3נקודות) Cלא ב ,NPאו Aלא ,NP-hardאו .NP-complete B תשובה :נכונה C .ב NPגורר Bב A .NPהיא NP-hardגורר Bהיא .NP-hard טענה 2( 4נקודות) Cב REולא ב R -ו.NP-complete D - תשובה :אולי .יש בחירה של שפה ב REולא ב R -עבורה יש רדוקציה פולינומיאלית מ .SAT טענה 2( 5נקודות) Cהיא co-NPו D -ב RE -ולא ב.R - תשובה :לא נכונה .לשפה ב RE -ולא ב R -אין רדוקציה פולינומיאלית לשפה ב .R תעודת זהות: מספר מחברת: חלק א2. עבור שפות D ,C ,B ,Aו E-נתון: יש רדוקצית מיפויי מ A -לB - יש רדוקצית מיפויי מ B -לD - יש רדוקצית מיפויי מ A -לC - יש רדוקצית מיפויי מ C -לD - Eב RE בכל אחת מהשאלות הבאות מוצגת טענה .בטופס התשובות יש לבחור ע"פ המפתח הבא: א .הטענה נכונה ,עבור כל בחירה של השפות D,C ,B ,AוE- ב .הטענה לא נכונה ,עבור כל בחירה של השפות D,C ,B ,AוE- ג .לפעמים (בחירה של השפות D ,C ,B ,Aו )E-הטענה נכונה ולפעמים הטענה אינה נכונה טענה 2( 6נקודות) Dלא ב NPאו AבR - תשובה א :הטענה נכונה .אם Dב NPאז בפרט ב Rולכן (מהרדוקציה) גם A טענה 2( 7נקודות) Aלא ב RE-Completeאו יש רדוקצית מיפויי מ E -לD - תשובה א :הטענה נכונה .אם Aב RE-Completeיש רדוקצית מיפויי מ E -ל A -ומשרשור רדוקציות גם ל D טענה 2( 8נקודות) Aלא ב REאו Bב R תשובה ג :הטענה לפעמים נכונה .עבור A_TM=B=Aהטענה נכונה ועבור notA_TM=B=Aהטענה אינה נכונה טענה 2( 9נקודות) לא קיים אנומרטור ל Cאו קיים אנומרטור מונוטוני ל A תשובה ג :הטענה לפעמים נכונה .עבור notA_TM=C=Aהטענה נכונה ועבור A_TM=C=Aהטענה אינה נכונה טענה 2( 11נקודות) Bב C ,REב ,COREו Aב RE-Complete תשובה ב :הטענה לא נכונה. אם Bב C ,REב COREאז Aב REוגם ב CoREכלומר ב Rאך אם כל לא יכול להיות ב RE-Complete תעודת זהות: מספר מחברת: חלק א3. בכל אחת מן השאלות הבאות נתונות שתי שפות .L1, L2סמן עבור כל שאלה: א .אם מתקיים ב .אם מתקיים ג .אם מתקיים ד .אם לא מתקיים אף אחד מהסעיפים הנ"ל טענה 3( 11נקודות) ,כאשר Gהינו דקדוק חסר הקשר אשר מתואר ע"י כללי הגזירה הבאים: A->0A1 | ε B->1B0 | ε תשובה :א n n+m m n 2n n } L2 = {0 1 0 } – L1= {0 1 0 S-> AB עבור n=mמתקיים L1 = L2 טענה 3( 12נקודות) ) , = L(Gכאשר Gהינו דקדוק חסר הקשר אשר מתואר ע"י כללי הגזירה הבאים: S-> 11S2 | 2S11 | 121S | ε , תשובה :א בהפרש 443344 טענה 3( 13נקודות) ) = L(Gכאשר Gהינו דקדוק חסר הקשר אשר מתואר ע"י כללי הגזירה הבאים: S->0S1 | 00S1 | 000S1 | ε כאשר Rהינו הביטוי הרגולריR=(( 0 + 00 + 000)1)* : )= L(R תשובה :ד המילה 0044ב L1אך אינה ב L2 המילה 0404ב L2אך אינה ב L1 טענה 3( 14נקודות) }* , = h (L) ∩ {0*1כאשר Lהינה השפה }) L = {w: #a(w) + #b(w) = #c(wמעל הא"ב a,b,c hהינו ההומומורפיזם h(b) = 0 h(c) = 1 )= L(G h(a) = 0 }h:{a,b,c} -> {0,1 ,כאשר Gהינו דקדוק חסר הקשר אשר מתואר ע"י כללי הגזירה הבאים: S->0S1 | ε תשובה :ג n n } L1 = L2 = {0 1 תעודת זהות: מספר מחברת: חלק ב :שאלות פתוחות שאלה 21( 1נקודות). אינני עונה על השאלה (תשובה ריקה) ( 5נקודות) בעיית צביעה בארבע צבעים :4Col צביעה של גרף לא מכוון ) G = (V,Eב 1צבעים היא פונקציה . המקיימת כלומר ,כל זוג קודקודים המחוברים בקשת צבועים בצבעים שונים. הוכח כי היא :NP-complete הוכח כי 4Colהיא ב 3( NPנק) העד cהוא צביעה חוקית (פונקצית הצביעה שהיא פולינומי בגודל הגרף) .בהינתן cו ) G = (V,Eניתן לבדוק בזמן פולינומי ע"י מעבר על קשתות הגרף שהצביעה מקיימת את התנאי .4 .3הראה רדוקציה פולינומיאלית משפה NP-completeל 41( 4Colנק) .aהרדוקציה: נראה רדוקציה מ .3-colבהינתן מופע ) G = (V, Eשל 3-colפונקצית הרדוקציה fתחזיר .כלומר פונקצית כך ש את הגרף הרדוקציה תחזיר את אותו הגרף בתוספת של קודקוד אחד המחובר לכל שאר הקודקודים בגרף. .b הוכחת נכונות הרדוקציה: צ"ל ,כלומר קיימת צביעה חוקית cשל Gב 2-צבעים .נראה שקיימת כיוון :4 ) c'(v) = c(vואת ' vנצבע ב( 1 -צבע חדש) .לכל צביעה חוקית ' cל ' Gב 1-צבעים .לכל קודקוד , ,כי cצביעה חוקית .ולכל , .תהי ' cצביעה חוקית ל ' Gב1- ,נראה ש כיוון :3 .כיוון ש c'(v') = 4וקיימת צבעים .בה"כ נניח ש c'(v') = 4ונגדיר צביעה cל c(v) =c'(v) :Gלכל , .בנוסף לכל לכל ,בהכרח מתקיים קשת }' {v,vלכל ולכן הצביעה cהיא צביעה חוקית ל Gב 2-צבעים. תעודת זהות: מספר מחברת: שאלה 21( 2נקודות). אינני עונה על השאלה (תשובה ריקה) ( 5נקודות) נתונה השפה הבאה: הראה שהשפה אינה ב RE -על ידי רדוקציה מבעית האי-עצירה הרדוקציה: בהנתן <M>,wנבנה מכונה ’. M על קלט xמכונה ’ Mתריץ את Mעל wבמשך | |xצעדים .אם Mלא עצרה אזי ’ Mמקבלת את x נכונות הרדוקציה אם Mלא עוצרת על wאזי ’ Mתקבל את כל המילים ולכן ’ Mבשפה L2 אם Mעוצרת על wאזי השפה )’ L(Mהיא סופית ולכן לא בL2 - תעודת זהות: מספר מחברת: שאלה 11( 3נקודות). אינני עונה על השאלה (תשובה ריקה) ( 2נקודות) בהינתן שפה Lנגדיר את השפה כלומר ,השפה ) min(Lמכילה את כל המילים בשפה שלא מכילות prefixבשפה. א) עבור * ,L = (01)*10תן ביטוי רגולרי לשפה ) 1( min(Lנק') R = (01)*1 ב) עבור האוטומט Aהבא ,האם השפה )) min(L(Aרגולרית?אם כן ,תן ביטוי רגולרי המתאר אותה .אם לא ,הסבר בקצרה למה לא ( 6נק'). השפה הינה רגולרית והביטוי הרגולרי שמבטא אותה הינוR =0 0*1 + 1 1*0 : __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ תעודת זהות: מספר מחברת: שאלה 11( 4נקודות). אינני עונה על השאלה (תשובה ריקה) ( 2נקודות) בעיית ה:Set-Packing - קלט :רשימה > <S1…,Sn,kכאשר kמספר טבעי ו ,Si -לכל ,iהיא קבוצה של מספרים טבעיים. ), בגודל ( ,k שאלה :האם קיימת תת-קבוצה . מתקיים כך שלכל (במילים ,קיימת תת-קבוצה בגודל kשל ,S1…,Snכך שכל שתי קבוצות בה זרות). הוכח ש Set-Packingהיא :NPC .2הוכח כי Set-Packingהיא ב 4( NPנק) נראה קיום מוודא פולנומיאלי ל.Set-Packing- בגדל kשל קבוצות זרות ברשימה. העד הוא רשימה והקבוצות המצויינות ב -זרות. , המוודא בודק שהרשימה תקינה= k : קל לראות שהמוודא עובד נכון ורץ בזמן פולינומיאלי בגדל הרשימה ) >)<S1…,Sn,k .1הראה רדוקציה פולינומיאלית מ Independent-Setל 9( Set-Packingנק) .aהרדוקציה: בהנתן גרף לא מכוון ) G= (V = {1,..,n},Eומספר ,kהרדוקציה פולטת רשימה >, <S1…,Sn,k עבור mמיפוי כאשר לכל iב } , {1,..,nמתקיים: ל ( Nלמשל.)m(k,j) = j*n + j : חח"ע כלשהוא של כלומר Si ,מכילה קידוד של כל הקשתות הנוגעות בצמת .i .b הוכחת נכונות הרדוקציה: קל לראות שהרדוקציה רצה בזמן פולינומי ונשאר להראות ש Gמכיל ISבגדל ,kאםם > <S1…,Sn,kב .Set-Packing G .iמכיל ISבגדל .kנניח ש T -קבוצה ב"ת ב .G-אזי נבחר את ה Si-כך ש i-ב.T- כיון ש T-היא קבוצה ב"ת אזי אין חיתוך בין ה Si-שנבחרו <S1…,Sn,k> .iiב .Set-Packingנניח ש T-היא תת-הקבוצה .אזי Tהיא קבוצה ב"ת ב.G- . תעודת זהות: מספר מחברת: שאלה 11( 5נקודות). אינני עונה על השאלה (תשובה ריקה) הוכח שאם NP = Pאזי כל שפה מתקיים עבור ו . ( 2נקודות) ,פרט ל ו היא .NPCהסבר מדוע הדבר אינו כך ש Bאינה השפה הריקה ואינה .כלומר קיימים xו yכך ש ,ו תהי בהינתן מופע wל ,Aפונקצית הרדוקציה fמ A -ל B -תבדוק בזמן פולינומי (כי )P = NPאם . ) הפלט הוא .yכלומר ,מתקיים פלט הרדוקציה יהיה xואם לא ( ,ו ל כיוון שרדוקציה מ Aל Bצריכה למפות הדבר אינו מתקיים עבור ו . לא קיים ועבור לא קיים אך עבור ו . .אם כן, ל .
© Copyright 2024