Bellman-Ford - VAJE

Bellman-Ford - VAJE

Avtor: Boštjan Kač

Učni cilji: Iskanje najkrajših poti v uteženo usmerjenem grafu preko Bellman-Ford algoritma

NALOGA_1

Dano je omrežje utežno usmerjenih povezav:

(http://www.nauk.si/materials/4523/src/omrezje3.jpg)
omrežje3

Denimo, da nas zanimajo najkrajše poti iz izhodiščnega vozlišča 0. Na naslednjih straneh si bomo ogledali vrsto vprašanj s katerimi bomo utrdili naše poznavanje Bellman-Ford-ovega algoritma, ki nam pomaga pri iskanju najkrajših poti iz izhodiščnega vozlišča do ostalih volišč.

POMOC

enojno povezani graf: če obstaja povezava iz v potem ne obstaja povezava iz v .
poln graf: če vsebuje vse možne povezave.

OPTIMALNI PREDHODNIK (NA KONKRETNEM PRIMERU):
Dano imamo optimalno pot iz v : -> -> -> -> .
Velja:
je optimalni predhodnik vozlišča ,
je optimalni predhodnik vozlišča ,
je optimalni predhodnik vozlišča in
je optimalni predhodnik vozlišča .

NALOGA_1a

Ali je optimalna pot iz v posredna ali neposredna?

(http://www.nauk.si/materials/4523/src/omrezje31.jpg)
omrežje3


NALOGA_1b

Zakaj nebi morala potekati pot skozi točko ?

(http://www.nauk.si/materials/4523/src/omrezje31.jpg)
omrežje3


NALOGA_1c

Koliko manjka povezav, da bi bil graf poln, če imamo opravka z enojno povezanim grafom ?

(http://www.nauk.si/materials/4523/src/omrezje31.jpg)
omrežje3


NALOGA_1d

Kolikšna je optimalna pot iz v in iz koliko povezav sestoji optimalna pot?

(http://www.nauk.si/materials/4523/src/omrezje31.jpg)
omrežje3


NALOGA_1e

Katero je predhodno vozlišče vozlišča , ko gre za optimalno pot iz vozlišča ?

(http://www.nauk.si/materials/4523/src/omrezje31.jpg)
omrežje3


NALOGA_1f

Katere vrednosti zavzamejo dolžine točke , katerih poti potekajo do te točke, če rešujemo problem preko Bellman-Ford algoritma in vemo, da algoritem sprejme množice uteženih usmerjenih povezav v naslednjem vrstnem redu:
.

(http://www.nauk.si/materials/4523/src/omrezje31.jpg)
omrežje3


REŠITEV V OBLIKI FILMČKA

NALOGA_1g

Kolikokrat moramo skozi vse povezave v grafu , da pridemo do optimalne poti iz do preko Bellman-Ford algoritma in pri kateri uteženi usmerjeni povezavi se to zgodi?
Vemo, da algoritem sprejme množice uteženih usmerjenih povezav v naslednjem vrstnem redu:
.
Opišite postopek reševanja!

(http://www.nauk.si/materials/4523/src/omrezje31.jpg)
omrežje3


REŠITEV Z OPISOM POSTOPKA REŠEVANJA:

Ko gremo PRVIČ skozi vse povezave:

Povezava (0,1,7): Pot iz 0 v 1 dobi vrednost 7.

Povezava (0,4,3): Pot iz 0 v 4 dobi vrednost 3.

Povezava (0,3,9): Pot iz 0 v 3 dobi vrednost 9.

Povezava (4,3,11): Če povezavi (0,4) dodamo povezavo (4,3) dobimo slabšo pot kot pa če gremo iz 0 neposredno v 3 (3+11=14 > 9).

Povezava (1,3,1): Če povezavi (0,1) dodamo povezavo (1,3) dobimo boljšo pot kot pa če gremo iz 0 neposredno v 3 (7+1=8 < 9). To je naš optimum.

Torej moramo iti manj kot enkrat skozi vsa vozlišča. Do želene rešitve pridemo pri povezavi (1,3,1) in naša optimalna vrednost je 8.


NALOGA_1h

Ali se spremeni optimalna pot od točke do , če odstranimo (uteženo) povezavo ?
Če se, kolikšna je nova vrednost?

(http://www.nauk.si/materials/4523/src/omrezje31.jpg)
omrežje3


NALOGA_1i

Ali se spremeni optimalna pot od točke do , če dodamo (uteženo) povezavo
Če se, kolikšna je nova vrednost?

(http://www.nauk.si/materials/4523/src/omrezje31.jpg)
omrežje3



KVIZ_naloga1

V samem javanskem programu Bellman-Ford bi lahko pri prvem koraku množici (dolžine najkrajših poti od izhodiščne točke do vseh vozlišč) nastavili začetne vrednosti Integer.MAX_VALUE (največje možno celo število, ki ga pozna java).

Preveri

Pravilno

Naprej

Napačno

Nazaj

KVIZ_naloga2

Dano je omrežje:

(http://www.nauk.si/materials/4523/src/omrezje1.jpg)
omrežje1

Kolikšne so dolžine najkrajših poti od izhodiščnega vozlišča do vozlišč in .
Odgovor zapišite v obliki: 0 3 4 -1 4

Preveri

Pravilno

Naprej

Napačno

Nazaj

KVIZ_naloga3

Dano je omrežje:

(http://www.nauk.si/materials/4523/src/omrezje1.jpg)
omrežje1

Kdo je optimalni predhodnik vozlišča ?

0
1
2
3
4

Pravilno

Naprej

Napačno

Nazaj

KVIZ_naloga4

Kolikokrat moramo skozi vse povezave, da pridemo do optimalne rešitve preko Bellman-Ford algoritma, če je število vozlišč enako ?

n-krat
največ n-krat
(n-1)-krat
največ (n-1)-krat
(n-2)-krat
največ (n-2)-krat

Pravilno

Naprej

Napačno

Nazaj

KVIZ_naloga5

Dano je omrežje:

(http://www.nauk.si/materials/4523/src/omrezje2.jpg)
omrežje2

Kolikšna je najkrajša pot od vozlišča do vozlišča ?

Preveri

Pravilno

Naprej

Napačno

Nazaj

0%
0%