随机算法课件ch06

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详解各种随机算法

详解各种随机算法

详解各种随机算法之前将的算法都是确定的,即对于相同的输⼊总对应着相同的输出。

但实际中也常常⽤到不确定的算法,⽐如随机数⽣成算法,算法的结果是不确定的,我们称这种算法为(随机)概率算法,分为如下四类:1、数值概率算法⽤于数值问题的求解,通常是近似解2、蒙特卡洛算法Monte Carlo能得到问题的⼀个解,但不⼀定是正确解,正确的概率依赖于算法运⾏的时间,算法所⽤的时间越多,正确的概率也越⾼。

求问题的准确解;3、拉斯维加斯算法 Las Vegas不断调⽤随机算法求解,直到求得正确解或调⽤次数达到某个阈值。

所以,如果能得到解,⼀定是正确解。

4、舍伍德算法 Sherwood利⽤随机算法改造已有算法,使得算法的性能尽量与输⼊数据⽆关,即平滑算法的性能。

它总能求得问题的⼀个解,且求得的解总是正确的。

随机数概述计算机产⽣的随机数都是伪随机数,通过线性同余法得到。

⽅法:产⽣随机序列d称为种⼦;m取值越⼤越好;m,b互质,常取b为质数;案例伪随机数在实际编程中,我们使⽤rand()函数来产⽣随机数,rand()函数返回0到⼀个最⼤值之间的⼀个随机数。

#include#include#include//产⽣[0,100)的随机数void GenerateRandomNumber(){for(int i=0;i10;i++){printf('%-4d',rand()%100);//产⽣[0,m)的随机数}printf('\n');}int main(){GenerateRandomNumber();return 0;}运⾏代码,输出:41 67 34 0 69 24 78 58 62 64如果我们重复运⾏代码就会发现,每次的输出结果都是这个序列。

这就是因为rand产⽣的随机序列是伪随机序列。

解决⽅法是:使⽤当前的时间作为随机种⼦。

时间作为随机种⼦在GenerateRandomNumber()函数开头加⼊下⾯⼀条语句。

随机事件的概率(1)(共27张PPT)

随机事件的概率(1)(共27张PPT)

0≤ ≤1.

(2)概率及其记法:对于给定的随机事件 A,如果随着试验次数的增
加,事件 A 发生的频率 fn(A)稳定在某个常数上,把这个常数记作 P(A),称
为事件 A 的概率,简称为 A 的概率.
一般来说,随机事件 A 在每次试验中是否发生是不能预知的,但是
在大量的重复试验后,随着试验次数的增加,事件 A 发生的频率会逐渐
录如下:
射击次数
100
120
150
100
150
160
150
击中飞碟数
81
95
123
82
119
127
121
击中飞碟的频率
(1)计算各次记录击中飞碟的频率;
(2)这个运动员击中飞碟的概率约为多少?
解:(1)射击次数 100,击中飞碟数是 81,故击中飞碟的频率是
81
=0.810,同理可求得题表中的频率依次是
(5)从分别标有号码 1,2,3,4,5 的 5 个号签中任取一个,得到 4 号签;
(6)导体通电后,发热;
(7)三角形的内角和为 360°;
(8)某电话机在 1 分钟内收到 4 次呼叫.
解:(1)(6)是必然事件;(3)(7)是不可能事件;(2)(4)(5)(8)是随机事件.
目录
退出
4.某人射击 10 次,击中靶心 8 次,则击中靶心的概率为 0.8.这种说法
件的是(
)
A.③
B.①
C.①④
D.④
解析:①是不可能事件,②是不可能事件,③是随机事件,④是必然事
件.
答案:D
目录
退出
2.某市统计近几年新生儿出生数及其中男婴数(单位:人)如下:

简单随机抽样 课件

简单随机抽样 课件

探要点、究所然
探究点一:随机抽样
思考 3 在 1936 年美国总统选举前,一份颇有名气的杂志的工作人员对兰顿和罗斯 福两位候选人做了一次民意测验.调查者通过电话簿和车辆登记簿上的名单给一 大批人发了调查表.调查结果表明,兰顿当选的可能性大(57%),但实际选举结果 正好相反,最后罗斯福当选(62%).你认为预测结果出错的原因是什么? 答 在 1936 年电话和汽车只有少数富人拥有,仅抽取这些富人作为民意调查的个 体,导致样本的代表性不强,所以由样本数据得出的结论可能不正确.
探究点二:简单随机抽样的基本思想
思考 1 假设你作为一名食品卫生工作人员,要对某食品店内的一批小包装饼干进行 卫生达标检验,你准备怎样做? 答 从中抽取一定数量的饼干作为检验的样本.为了获取高质量的样本可以将 这批小包装饼干放入一个不透明的袋子中,搅拌均匀,然后不放回地摸取.
探要点、究所然
探究点二:简单随机抽样的基本思想
探要点、究所然
探究点三:抽签法
例 2 某卫生单位为了支援抗震救灾,要在 18 名志愿者中选取 6 人组成医疗小组去 参加救治工作,请用抽签法设计抽样方案. 解 方案如下: 第一步,将 18 名志愿者编号,号码为 01,02,03,…,18. 第二步,将号码分别写在相同的纸条上,揉成团,制成号签. 第三步,将得到的号签放到一个不透明的盒子中,充分搅匀.
简单随机抽样
填要点、记疑点
1.简单随机抽样的定义 设一个总体含有 N 个个体,从中逐个 不放回 地抽取 n 个个体作为样本(n≤N),如果 每次抽取时总体内的各个个体被抽到的机会都 相等 ,就把这种抽样方法叫做简单随
机抽样.
2.简单随机抽样的分类
简单随机抽样
抽签法 随机数法

随机算法课件ch05

随机算法课件ch05

0-4
2
Derandomization by Conditional Expectation
• Derandomization means to remove the randomized ingredients from an randomized algorithm to obtain a deterministic algorithm such that its solution value is as good as the expected value of the original randomized algorithm. • The most commonly used method of derandomization is the conditional expectation method.
0-0
1
Simple Algorithm for MAX SAT
The Maximum Satisfiability (MAX SAT) Problem. • Instance. A formula φ = C1 ∧ C2 ∧ · · · ∧ Cm , where – Cj = (ti1 ∨ ti2 ∨ · · · ∨ tik ) is a clause which is the conjunction of several literals. – Cj has weight wj . – A literal ti is the positive occurrence xi or the negative occurrence ¬xi of some variable xi . • Query. Find a truth assignment to {xi } such that the total weight of satisfied clauses is maximized.

算法设计与分析-第七章随机算法及计算复杂性ppt课件

算法设计与分析-第七章随机算法及计算复杂性ppt课件

random_seed(0); s = log(1/e);
for (t=1;t<=s;t++) {
i = random(0,n-1) ; k = 0;
for (j=0;j<n;j++)
if (A[i]==A[j])
k++;
if (k>n/2) { x = A[i]; flag = TRUE; break; }
二、普通方法
每个元素和其它元素比较,并计数。假设计数值
大于n /2,该元素就是(的n 2 )主元素。
元素比较次数为

7.7 蒙特卡罗〔Monte Carlo〕算法
三、蒙特卡罗算法 1、随机选择元素A[i]进展测试,假设前往true,
A[i]就是主元素;否那么不是主元素。
7.7 蒙特卡罗〔Monte Carlo〕算法
7.6 拉斯维加斯〔Las Vegas〕算法
while循环那么任何一次迭代中退出的概率为
p=
n 2
(n 2
1)
.当n ≥
10时, p ≥ 1/5,那么不退出的
n2
概率≤ 4/5。
算法在前calogn(c为固定常数)次迭代内不退出的 概率<(4/5) calogn=n-calog(4/5),假设取c ≥ 1/log(5/4),那么其值< n-a,
7.2 随机算法的类型
3、拉斯维加斯〔Las Vegas〕算法:要么给 出问题的正确答案,要么得不到答案。反复求 解多次,可使失效的概率恣意小。
4、蒙特卡罗〔Monte Carlo〕算法:总能得到 问题的答案,偶尔产生不正确的答案。反复运 转,每一次都进展随机选择,可使不正确答案 的概率变得恣意小。

简单随机抽样PPT

简单随机抽样PPT

适用范围:总体的个体数不多时.优点:简单易行
实 例二
庆安高级中学组织学生参观新四军纪念馆, 高一(1)班共有50 人,分有3个名额,如何抽 取?
学校经常组织活动,每次都用抽签的方法 解决吗?每次都要制作标签?如何简化制 签过程?
随 机 数 表 法
一个有效的办法是制作一个表,其中的每 个数都是用随机方法产生的,这样的表称 为随机数表. 于是我们只要按一定规则到随机数表中 选取号码就可以了,这样的抽样方法叫做 随机数表法.


一个著名的案例
在1936年美国总统选举前,一份颇有名气的杂志的工作人员做了 一次民意调查。调查兰顿(当时任堪萨斯州州长)和罗斯福(当时的 总统)中谁将当选下一届总统。为了了解公众意向,调查者通过电话 簿和车辆登记簿上的名单给一大批人发了调查表(注意在1936年 电话和汽车只有少数富人拥有)。通过分析收回的调查表,显示兰顿 非常受欢迎,于是杂志预测兰顿将在选举中获胜。 实际上选举结果正好相反,最后罗斯福在选举中获胜,其数据如 下: 候选人 罗斯福 兰顿 预测结果 43 57 选举结果 62 38
• 如何科学、合理地收集数据?
• 怎样分析和研究数据,对一般情况 作出估计?
统 计
统计学: 研究客观事物的数量特征和数量关系, 它是关于数据的搜集、整理、归纳和分析 方法的科学。 统计的基本思想: 用样本估计总体,即当总体容量很大 或检测过程具有一定的破坏性时,不直 接去研究总体,而是通过从总体中抽取 一个样本,根据样本的情况去估计总体 的相应情况。
实 例二
射阳中学新校区组织学生参观新四军 纪念馆, 高一(16)班共有55 人,分有3个名额, 如何抽取?
随 机 数 表
随机数表法抽取样本的步骤: (1)对总体中的个数进行编号(每个数 的号码位数一致);

算法-第9章-随机算法

算法-第9章-随机算法

Pr[ X ij 1] Pr[在 第i和 第j小 元 素 之 间 (含)把 标 投 在 这 两 个 元 ] 素 2 2 在 第i和 第j小 之 间 (含)的 元 素 个 数 j i 1
证明二(续完)
T ( n)
n 1 n 1 i 1 j i 1
E[ X
第9章 随机算法
9.1 概率论预备知识
9.2 对随机快速排序算法的分析 9.3 随机算法的分类及其局限性
9.3.1 拉斯维加斯型随机算法 9.3.2 蒙特卡洛型随机算法 9.3.3 随机算法的局限性
9.4 素数检验和多项式恒等检验
9.4.1 素数检验 9.4.2 多项式恒等检验
9.5 随机游动算法
9.5.1 有限马氏链及其表示 9.5.2 求解二元布尔可满足问题的随机游动算法
n n E[ X ] i i 2 i 0
n
• 随机变量 X+Y 与 aX
– 设X,Y 是同一个概率空间上的两个随机变量,可以定义 新的随机变量 X+Y 和 aX (a为常数), – X+Y 在某个基本事件上的取值就是 X 与 Y 的取值之和 – aX 的取值是 X 取值的 a 倍
i 1 i i 1 i
这个不等式称为并的界
随机变量与分布
• 随机变量是从概率空间到实数的映射. • 随机变量取各种值的概率就是分布. • 例如,抛掷一枚均匀硬币n次,记录正面向上的次 数,就得到一个随机变量X,其取值范围是 0, 1, 2, …, n, X 的分布可以描述为
n n Pr[ X i ] i 2
称为二项分布. 在涉及二项分布的计算中,常常 n 需要估计 k 的阶,常用的公式为

Ch06 典型机电控制系统仿真实例

Ch06 典型机电控制系统仿真实例
平面倒立摆是在可以做平面运动的运动模块上装有摆杆组件,平面运 动模块主要有两类:一类是XY 运动平台,另一类是两自由度SCARA 机械臂;摆体组件也有一级、二级、三级和四级很多种。如图 3 所示
图 3 平面倒立摆系列
7
4.倒立摆的特性
虽然倒立摆的形式和结构各异,但所有的倒立摆都具有 以下的特性: 非线性 不确定性 耦合性 开环不稳定性 约束限制
⎨ ⎩(I
+
ml2 )θ&&+ mgl sinθ
+ ml&x&cosθ
=
0
θ = π + φ 在φ=0附近微小变化,cosθ≈-1,sinθ≈-φ , 线性化得:

⎧(m + M
⎨ ⎩(I
+
ml
)&x&+ bx& − mlφ&& = u 2 )φ&&− mglφ = ml&x&
14
6.1 倒立摆系统仿真实例
P

mg
=
m
d2 dt 2
(l
cosθ
)
即 : P − mg = −mlθ&&sinθ − mlθ&2 cosθ
−Pl sinθ − Nl cosθ = Iθ&&
13
6.1 倒立摆系统仿真实例
一级倒立摆系统建模(3)
系统运动方程:
⎧(m + M )&x&+ bx& + ml cosθ ⋅θ&&− ml sinθ ⋅θ&2 = u
3g(M + m)

第二章随机变量PPTppt文档

第二章随机变量PPTppt文档
{X 2} 表示掷出的点数大于2这一随机事件.
我们还可以定义其它的随机变量,例如定义:
Yቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1, 0,
x 2, x 2,
Z
1, 0,
x 6, x 6.
例3 上午 8:00~9:00 在某路口观察,令X为该时间 间隔内通过的汽车数,则X就是一个随机变量.它的 取值为 0,1,…;{X1000}表示通过的汽车数小于 1000辆这一随机事件;{X 500}表示通过的汽车数大于 等于500辆这一随机事件.
定义函数:
X()10,,
1, 2,
定义1 设随机试验E的样本空间是Ω,如果对每一样 本点 都有唯一的一个实数 X ( ) 与之对应,
这样就得到一个定义在Ω上的实值单值函数 XX()
我们称之为定义在Ω上的一个随机变量.
随机变量作为样本点的函数,有两个基本特点:
变异性、随机性
例2 掷一颗骰子,令X表示出现的点数,则X就是一 个随{X机变3}量表.示它掷的出所的有点可数能不取超值过为3这1,一2随,机3,事4件,;5,6;
则随机变量 X 服从 0-1 分布,分布律为
X
0
1
Pk
0.55 0.45
例: 商店里有 10 张同类 CD 片,其中 6 张为一级品,3
张为二级品,1 张为不合格品.顾客购买时任取其中一
张,求取得合格品的概率.
1, 取得合格品
解 令 X 0, 否则, 则 X 服从 0-1 分布,
其分布律为
• 例:设一汽车在开往目的地的道路上需经过四个信号灯, 每个信号灯以1/2的概率允许或禁止汽车通过.以X表示汽 车首次停下时,它已通过的信号灯数(设各信号灯的工作是 相互独立的),求X的分布律.

第7章 随机算法

第7章 随机算法

262.00
33.88 13.00
-47.23 10.20
262.00
80.39 222.11
15
蒙特卡罗(Monte Carlo)算法 •在实际应用中常会遇到一些问题,不论采用确定性算法或随机 化算法都无法保证每次都能得到正确的解答。蒙特卡罗算法则在 一般情况下可以保证对问题的所有实例都以高概率给出正确解, 但是通常无法判定一个具体解是否正确。 •设p是一个实数,且1/2<p<1。如果一个蒙特卡罗算法对于问题 的任一实例得到正确解的概率不小于p,则称该蒙特卡罗算法是 p正确的,且称p-1/2是该算法的优势。
小结



数值随机化算法常用于数值问题的求解。得到往往是 近似解,且近似解的精度随着时间的增加而不断提高。 蒙特卡罗方法用于求问题的准确解。用改方法可以求 得问题的一个解,但是这个解未必是正确的,其正确 的概率依赖于算法所用的时间。时间越多,得到正确 解的概论越高。 拉斯维加斯算法不会得到不正确的解,该算法找到的 解一定是正确解,但是有时会找不到解。时间越多得 到正确解的概率越高。 舍伍德算法总能求得一个解,且所求得得解总是正确 的。该算法的精髓是设法消除了算法最坏情形行为与 特定实例之间的关联性。 20
最大公约数(greatest common divisor,简写为gcd3 ;
随机类RandomNumber,其中randSeed为种子,书236
4
用随机投点法计算值
设有一半径为r的圆及其外切四边形。向该正方 r 形随机地投掷n个点。设落入圆内的点数为 k。 4 4r 由于所投入的点在正方形上均匀分布,因而所投 4k 入的点落入圆内的概率为 n。所以当n足够 大

2
随机数

随机算法简单介绍

随机算法简单介绍
01
但是模数m取得较大,序列的周期才可能较大。容易看出,线性同余发生器有长周期相关现象。在应用中,我们应特别警惕和回避这种现象。
02
Fibonacci方法也是产生随机数的一种常用方法,它只要两个初值和一个模数即可,其递推公式如下所示:
从公式可以看出,用此方法产生的随机数序列周期为3M/2,而且没有乘法运算,因此其生成速度非常快,物理实现也十分简单。然而此发生器存在着两个致命的缺陷:产生的随机数序列有着令人不能容忍的不居中现象,即用前两个随机数得到第三个随机数不是同时大于就是同时小于前两个而永不居中。 产生的序列有明显的相关性,即取小值的数后面出现也取小值的趋势。 所有这些都说明它不是一个好的随机数序列。
02
听起来很简单??其实又没那么简单。。。
生成随机数。。。
1
2
伪随机数序列由数学公式计算所产生。实质上,伪随机数并不随机,序列本身也必然会重复,但由于它可以通过不同的设计产生满足不同要求的序列且可以复现因而得到广泛的应用。
伪随机数序列
利用物理方法选取自然随机性产生的随机数可以看作真随机数。
真随机数列
在机械工业出版社出版的《算Fra bibliotek导论》中有很好很强大的概括:
随机算法就是包含随机数生成器的算法。
什么是随机数生成器??
那重点是什么??
3
很好理解能生成随机数的就是随机数生成器呗。。。
1
但是,重点不在这里。。。。
2
数学上是这样定义随机数的:在连续型随机变量的分布中,最简单而且最基本的分布是单位均匀分布。由该分布抽取的简单子样称为随机数序列,其中每一个体称为随机数。
通过检测随机噪声源来获取真随机数 产生真随机数需要熵源即随机源,目前熵源一般是通过检测放射性衰变、粒子轨迹、电子电路噪声、大气噪声、机械振动噪声、电子振荡器频率抖动等物理噪声来获取的。

随机试验-PPT

随机试验-PPT

3. 随机试验
定义 在概率论中,把具有以下三个特征的试验称
为随机试验.
(1) 可以在相同的条件下重复地进行; (2) 每次试验的可能结果不止一个,并且能 事先明确试验的所有可能结果; (3) 进行一次试验之前不能确定哪一个结果 会出现.
说明 (1) 随机试验简称为试验, 是一个广泛的术语.它包 括各种各样的科学实验, 也包括对客观事物进行的 “调查”、“观察”或 “测量” 等. (2) 随机试验通常用 E 来表示. 实例 “抛掷一枚硬币,观 察字面,花面出现的情况”.
(2) 随机现象是通过随机试验来研究的.
随 机 试
1) 可以在相同的条件下重复地进行; 2先) 明每确次试试验验的的所可有能可结能果结不果止;一个, 并且能事
验(3)3出随) 现进机.行试一验次E试的验所之有前可不能能结确果定组哪成一的个集结合果会
称为 E 的样本空间, 记为 S .
课堂练习
写出下列随机试验的样本空间. 1. 同时掷三颗骰子,记录三颗骰子之和. 2. 生产产品直到得ce(拉普拉斯,法) —《概率的分析理论》 实现了实现了从组合技巧向分析方法的过渡,开辟了概率 论发展的新时期。
19世纪(1866), Chebyhev(切比雪夫,俄) — 中心 极限理论。是概率论理论的又一次飞跃,为后来数理统计 的产生和应用奠定了基础。
20世纪(1933),kolmogorov (柯尔莫哥洛夫,俄) — 概率公理化定义得到了数学家们的普遍承认。由于公理化, 概率论成为一门严格的演绎科学,取得了与其他数学学科同 等的地位,并通过集合论与其他数学分支密切的联系。
实例2 用同一门炮向同 一目标发射同一种炮弹多 发 , 观察弹落点的情况. 结果: 弹落点会各不相同.

随机数学基础概率论部分PPT课件

随机数学基础概率论部分PPT课件
(2)每一个基本事件在一次试验中发生的可 能性是相同的。
38
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古典概型中概率的计算 定义:在古典概型中,若样本空间包含的基 本事件总个数为n,其中事件A包含的基本事 件个数为k,则事件A的概率为
P( A) k n
39
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例1、 甲,乙两人各出8元赌注,采用抛硬币作为赌博手段。正面向上甲得1分,反 面朝上乙得1分,谁先达到预先规定的分数就获得全部的16元赌注。当甲差2分,乙 差3分时他们不愿意再赌下去,请问如何公平的分配这16元赌注?
35
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性质4. 对任一事件A,P(A) 1. 性质5. 对任一事件A,P(A) 1 P(A). 性质6. 对任意两事件A,B有
P(A B) P(A) P(B) P(AB).
36
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概率的加法公式可推广到有限个事件的并的
情形。如:
P(A1 A2 An )
祖国灿烂的随机数学文明
一。神秘的八卦图
10
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二。迷信的六十四卦铜钱课?
11
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三。丰富的语言智慧
1。燕赵之地多慷慨悲歌之士。 2。三个臭皮匠,顶个诸葛亮。 3。帝王将相,宁有种乎?
12
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四。抵御外族入侵选用的冷兵器
1。杨家将抵御契丹:杨家枪 2。岳家军抵御金:岳家枪 3。戚家军抵御倭寇:戚家刀 4。为什么是大刀向鬼子头上砍去?
13
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• 随机事件 • 随机事件的概率 • 等可能概型 • 条件概率 • 事件的独立性
第一章 随机事件及概率
14
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随机处理PPT资料优秀版

随机处理PPT资料优秀版
public Random(long seed):该构造方法可以通过制定一个种子数进行创建。
} 例如:生成任意整数
public Random():该构造方法使用一个和当前系统时间对应的相对时间有关的数字作为种子数,然后使用这个种子数构造Random对象

在该代码中,对象r1和r2使用的种子数都是10,则这 public int nextInt(int n):该方法的作用是生成一个随机的int值,该值介于[0,n)的区间,也就是0到n之间的随机int值,包含0而不包含n。
例如:生成[0,1.0)区间的小数 double d1 = r.nextDouble(); 直接使用nextDouble方法获得。
Random类—方法
Random类—方法
– public int nextInt():该方法的作用是生成一个随机的int 值,该值介于int的区间,也就是-231到231-1之间。如 果需要生成指定区间的int值,则需要进行一定的数学 变换,具体可以参看下面的使用示例中的代码。 例如:生成任意整数 int n1 = r.nextInt(); 直接使用nextInt方法即可。
– public int nextInt(int n):该方法的作用是生成一个随机 的int值,该值介于[0,n)的区间,也就是0到n之间的随 机int值,包含0而不包含n。如果想生成指定区间的int 值,也需要进行一定的数学变换,具体可以参看下面 的使用示例中的代码。
Random类—方法
Random类—方法
nextInt()); double d1 = r.
Random
r1
=
new
Random(10);
Random r2 = new Random(10); 如果需要生成指定区间的int值,则需要进行一定的数学变换,具体可以参看下面的使用示例中的代码。

随机算法最简单的例子

随机算法最简单的例子

随机算法最简单的例子-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在编写长文《随机算法最简单的例子》之前,我们首先来谈谈文章的概述。

随机算法(Random Algorithm)是计算机科学中的一个重要概念,其核心思想是通过随机选择的方式进行计算或决策。

随机算法广泛应用于各个领域,如密码学、仿真、优化问题等。

本文旨在介绍随机算法的基本概念、原理,以及其在实际问题中的广泛应用。

首先,我们将详细定义随机算法,并解释其基本原理。

紧接着,我们将探讨随机算法在各个领域的应用,例如抛硬币问题、随机数生成器、随机洗牌算法和随机选择算法等。

通过这些具体案例的分析,我们将进一步说明随机算法的实际应用价值以及其优缺点。

最后,我们将总结随机算法的重要性、发展方向以及应用前景。

通过阅读本文,读者将能够全面了解随机算法的基本概念和原理,并且了解其在各个领域中的应用。

我们希望本文能够为读者提供一个简单明了的随机算法的入门指南,并且激发对于随机算法更深入探索的兴趣。

在随机算法的广阔领域中,随机选择了本文的出现,希望读者在阅读过程中也能够感受到这种随机性带来的惊喜和创造力。

让我们开始探索随机算法的奇妙世界吧!1.2 文章结构文章结构部分的内容:本文主要分为四个部分:引言、正文、案例分析和结论。

下面将对每个部分进行简要介绍。

在引言部分,首先对随机算法进行概述,指出随机算法是指一种具有随机性质的算法。

接着介绍文章的结构,即分为引言、正文、案例分析和结论四个部分。

然后说明本文的目的,即探索随机算法的最简单的例子,并指出通过分析这些例子,可以更好地理解随机算法的定义、原理、应用以及它们的优缺点。

最后进行总结,概括了本文的主要内容和观点。

在正文部分,我们将详细介绍随机算法的定义、原理、应用以及它们的优缺点。

首先,阐述随机算法的定义,即一种具有随机性质的算法,可以生成一系列不确定的结果。

其次,解释随机算法的原理,包括随机数生成器的原理、随机洗牌算法的原理和随机选择算法的原理。

《随机算法介绍》课件

《随机算法介绍》课件

随机算法实现原理
通过随机性和概率性来解决问题,使用随机数 进行决策和选择。
随机算法的分析
1 时间复杂度
随机算法的运行时间可能取决于随机数生成的效率。
2 空间复杂度
随机算法可能需要额外的存储空间来保存随机数序列。
3 准确性分析
随机算法的解可能会有一定的误差,需要进行准确性分析。
随机算法的发展趋势
基于GPU的随法介绍》PPT课件。在这个课件中,我们将介绍随机算法 的定义、分类、应用、优点和不足,以及实现、分析和发展趋势。让我们一 起探索随机算法在计算机科学中的意义和未来展望。
什么是随机算法?
定义随机算法
随机算法是一种使用随机数或概率来解决问题的计算方法。
与传统算法的区别
统计学
随机抽样和模拟是统计学中 常用的方法。
生物学
随机算法在基因组学和进化 论中起着重要作用。
随机算法的优点和不足
1 优点
2 不足
随机算法可以在复杂问题中找到近似解, 并能够快速处理大规模数据。
随机算法可能会产生不确定性和不可预测 性,在某些情况下无法提供确定解。
随机算法的实现
随机数生成方法
使用伪随机数发生器生成随机数序列。
随机算法在一定的概率范围内给出近似解,而传统算法则给出确定性解。
随机算法的分类
Monto Carlo算法
通过生成随机样本来估计问题的解。
Randomized算法
使用随机性进行问题求解的通用方法。
Las Vegas算法
随机地选择解决方案并检验其正确性。
随机算法的应用
计算机科学
随机算法在图形处理、优化 和密码学等领域有广泛应用。
借助图形处理器的并行计算能力加速随机算法 的运行。

随机算法

随机算法

算法1的输出为C的概率= 算法执行时没从C中选一条边的概率.
定义
i
为第i 次执行时 ,没有从C中选边的事件。1 i n–2
第一步从C中选一条边的概率 k / (nk/2) = 2/n; C中的边数/G的总边数 的下界。
Pr[ i ]
1–2/n
P r[ 2 | 1 ] 1 2 /(n 1)
把S分为S1,S2的过程。 45 14 62 51 75 96 33 84 20 45 14 62 51 75 96 33 84 20 20 14 20 14 20 14 33 33 45 51 75 75 75 96 33 84 62 96 51 84 62 96 51 84 62
左找大, 右找小, 右放vac, 左放刚 空出的 右元素, 当l>r, vac为 pivot的 位置.
1
E (i 1 ji Xij ) E[ X ij ]
n i 1 j i
n
2
设 则
Pij
=
Si 与 Sj 在一次执行中进行了比较的概率
E[ X ij ] Pij 1 (1 Pij ) 0 Pij
3
Qsort算法的执行对应二叉树T。
y Y做分割元素时,把 S分为S1, S2, 元素Si,Sj 的 可能位置。
如何利用概率的方法的得到平均时间复杂性分析
The time analysis on RandQS
• Input: A set of numbers S. • Output: The elements of S sorted in increasing order. • 1.若 |S| < 3 直接比较排序;返回 • 2以均一概率从S中选y. • 3.分割S为S1,S2, S1={x|x<y}; S2={x|x>y}. • 4.递归调用RandQS对S1,S2排序; • 5 输出RandQS(S1); y; RandQS(S2);
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Ch6 - Randomized Rounding of Semidefinite Programs
Peng Zhang

May 13, 2012
∗ School
of Computer ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱcience and Technology, Shandong University, Ji’nan 250101,
0
. Clearly vi · vi = 1 and vi · vj = yi yj .
• So {vi } is a feasible solution to (V P ) with the same objective value.
0-15
Algorithm Random Hyperplane [Goemans, Williamson, STOC’94 / JACM’95] 1 Solve (V P ) for MAX CUT. Let {vi } be an optimal solution. 2 Pick a random vector r = (r1 , r2 , · · · , rn )T by drawing each component from N (0, 1). ¯). 3 Let S = {i | vi · r ≥ 0}. return (S, S Fact 3.1 The normalization of r, r/ r , is uniformly distributed over the n-dimensional unit sphere Sn−1 . Proof: • Each component ri of vector r has density function 1 − x2 i 2 f (xi ) = √ e , 2π 0-16 −∞ < x < ∞.
• “•” is the matrix inner product, a.k.a. Frobenius multiplication. C •X =
i,j cij xij .
• Mn is the cone of all symmetric real matrices.
0-11
A vector program (V P ) which is equivalent to (SDP ). max or min
i,j
cij (vi · vj ) aij (vi · vj ) = bk ,
i,j (k )
(V P ) ∀k
s.t.
vi ∈ Rn Lemma 2.1 (V P ) is equivalent to (SDP ). Proof: • Given a solution X to (SDP ), compute V such that X = V T V by Cholesky decomposition. • Let vi the the ith column of V . Then xij = vi · vj and one can verify {vi } satisfies the constraint in (V P ). 0-12
China. Email: algzhang@.
0-0
1
The MAX CUT Problem
• Instance. A undirected graph G = (V, E ), and nonnegative weights wij for each edge (i, j ) ∈ E . • Query. Partition V into (U, W ) so as to maximize the total weight of edges in the cut. A simple randomized
0-8
1 −1 2 √ 3 One can verify that V T V = 0 2 0 0 1 1 −2 −1 2 1 1 − 2 1 − 2 = X. 1 −1 − 1 2 2
1 √ 1 − 23 − 2 0 −1 2 −1 2 0
0-4
• Now, define matrix √ λ 1 D= Then Λ = DDT . • So, we have X = QDDT QT = QD(QD)T . Now, (3) follows by letting V = (QD)T . • (3 ⇒ 1). For any y ∈ Rn , y T Xy = y T V T V y = (V y )T (V y ) ≥ 0. 0-5 √ λ2 ··· √ λn .
So the corresponding to eigenvalue λ2 = λ3 = 0 are eigenvectors −1 −1 v2 = 1 and v3 = 0 . 1 0 1 0 0 √ 1 3 • By performing Cholesky decomposition, we have V = − 2 . 0 2 √ −1 − 23 0 2
• (1 ⇒ 2). Let λ be an eigenvalue of X , and v be the corresponding eigenvector. Then, Xv = λv . • By pre-multiplying v T , we get v T Xv = λv T v. • Since X is positive semidefinite, v T Xv ≥ 0. Since v T v > 0 (v is non-zero), λ ≥ 0. • (2 ⇒ 3). Let λ1 , λ2 , · · · , λn be the n eigenvalues of X , and v1 , v2 , · · · , vn be the corresponding complete collection of orthonormal eigenvectors. • Definte matrix Q = v1 v2 ··· vn
• Given a solution {vi } to (V P ). Let V be the matrix whose ith column is vi . • Then X = V T V is symmetric and positive semidefinite, and satisfies the constraint in (SDP ). Moreover, xij = vi · vj .
3 2 √ − 23 √
0 0 = 0
0-9
2.2
Semidefinite Programming
max or min
i,j
cij xij aij xij = bk ,
i,j (k )
(SDP ) ∀k ∀i, j 0
s.t.
xij = xji , X = (xij )
0-10
SDP in matrix form. max or min s.t. C •X Ak • X = bk , X ∈ Mn X 0 (SDP ) ∀k
λ−1
1 2
=
λ−1
• The 3 eigenvalues are λ1 = 0, λ2 = λ2 = 3 2. • The eigenvector for λ1 = 0.
0-6
y 1 Solve (λ1 I − X )Y = 0, where Y = y2 . y3 1 1 1 1 1 −1 1 − 1 − 1 2 2 2 2 2 2 1 3 3 λ1 I −X = 1 → → −1 2 0 −4 0 1 −1 . 2 4 1 1 3 3 − 1 0 − 0 0 0 2 4 4 2 y − 1y − 1y = 0 y − 1y = 1y 1 1 2 3 2 2 2 2 2 3 , i.e., . So we have y =y y −y =0 2 3 2 3 1 So the eigenvector corresponding to eigenvalue λ1 = 0 is v1 = 1. 1 • The eigenvector for λ2 = λ3 = 3 2. 0-7
Solve (λ2 I − X )Y = 0.
1 2 1 2 1 2
1
0 . 0 = −y2 − y3 .
1 1 1 1 λ2 I − X = 1 → 0 0 2 2 2 1 1 1 0 0 2 2 2 So we have y1 + y2 + y3 = 0, i.e., y1
0-13
3
Approximation Algorithm for MAX CUT
An integer quadratic program for MAX CUT. max s.t. 1 2 wij (1 − yi yj )
(i,j )∈E
(IP ) ∀i
yi ∈ {−1, 1},
A vector program relaxation of (IP ). max s.t. 1 2 wij (1 − vi · vj )
Definition 2.1 A matrix X ∈ Rn×n is positive semidefinite if and only if for all y ∈ Rn , y T Xy ≥ 0. Fact 2.1 If X ∈ Rn×n is a symmetric matrix, then the following statements are equivalent: 1. X is positive semidefinite; 2. X has non-negative eigenvalues; 3. X = V T V for some V ∈ Rm×n where m ≤ n. Proof: 0-2
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