数据结构有向无环图及其应用
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有向无环图有向无环图(DAG)是一种重要的图形数据结构,在计算机科学、网络和算法分析等领域中都有广泛的应用。
它与普通无向图有所不同,因为它会在连接时增加一个方向,这就意味着它可以表示有序的数据。
有向无环图被广泛应用于计算机科学领域,比如拓扑排序、分布式处理、编译器设计等等。
概念有向无环图是由一些顶点和一些有序的边组成,它将数据结构中的每个顶点连接起来。
每条边都有一个方向,这就决定了图中的有序性,也决定了如何遍历图中的每个顶点。
它只有在没有重复出现的边时,才能保证从一个顶点开始,能够遍历到整个图中的每个顶点。
另外一个特点是,它不能有环,也就是说,从一个顶点出发,不能回到该顶点本身。
拓扑排序有向无环图是一种很强大的数据结构,它可以用来实现拓扑排序(Topological Sorting)。
拓扑排序是一种重要的技术,可以根据有向边的方向,对顶点进行排序,以便给定时序性任务分配排序方式。
比如,在建筑工程中,需要用到拓扑排序,比如地基建完再搭框架,搭框架后再安装门窗等等。
拓扑排序能保证输出的顺序和输入的顺序一致,也可以用于求解最短路径问题,比如求解从一个城市到另外一个城市的最短路径。
分布式处理有向无环图也可以用来实现分布式处理(Distributed Processing),它可以把任务分解成一些独立的子任务,然后把它们连接起来,形成有向无环图,这样每一个子任务可以在不同的处理器上完成。
分布式处理可以使用有向无环图的拓扑排序算法,实现对任务的排序,从而保证任务的正确执行。
同时,由于它不存在环路,因此也可以保证它是安全的,不会出现死锁的情况,这样也就可以保证流程的有序性。
编译器设计有向无环图也可以用于编译器设计(Compiler Design)。
编译器是计算机科学中一种重要的应用,它可以把高级语言翻译成机器语言,从而可以让计算机处理高级语言编写的程序。
有向无环图可以用来构建编译器,因为它可以实现对语句的排序,这样可以保证编译器在编译过程中符合语法规则,并且能够正确翻译,从而使程序能够正确执行。
区块链 交易量与效率成正比,超越区块链的分布式账本:有向无环图(DAG)技术一、起源DAG(Directed Acyclic Graph,有向无环图)是一种数据结构,最早提出在区块链中加入DAG 概念作为算法,是在2013年的bitcointalk论坛,被称作为“Ghost协议”,这一提议也是为了解决当时比特币的扩容问题。
后来,在NXT社区,又有人提出了DAG of block,将DAG的拓扑结构用来存储区块,解决效率问题。
那时对于DAG的应用,还停留在类似于侧链的一个认识。
众所周知,扩展性是当前区块链技术急需解决的难点之一。
谈到扩展性,首当其冲的便是区块链的扩容问题,当区块链上的交易频繁时,区块链的性能也呈会线性下滑。
参考以太坊的容量,仅仅一个加密猫游戏就让区块链不堪重负,造成了巨大拥堵。
所以,如何有效地扩容,成为了当下区块链技术的一大重点。
在PoW算法的区块链中尤其如此,由于PoW机制是将交易数据打包成区块,在由算力高的节点进行记账,这种算法相对于PoS速度较慢,交易量上升更加会影响到整体的确认速度,以比特币为例,一开始比特币区块链大小为1M,后来交易量的上升使得社区不得不考虑扩容方案,还因此引发了扩容之争与分叉事件。
PoS在确认速度上大为改善,但仍然难以跟上需求。
同时,PoW和PoS算法都有趋向于中心化的理论风险,当拥有的算力或者代币达到了一定数量时,区块链就会变得中心化。
DAG也是一种分布式账本技术,与区块链不同。
因为区块链是由区块组成的一条单链,而DAG则是由交易组成的网络。
但本质上,两者却有着很大的相似之处。
DAG中的交易,就可以看做是一个个“区块”,只不过这些区块也可以作为节点,形成一个复杂交织的网络拓扑结构。
DAG与PoW、PoS相比,DAG有着更加高的性能,甚至可以说交易越多、节点越多,处理速度越快。
二、工作原理DAG技术如何在作为一个分布式账本进行应用呢?IOTA是应用DAG技术较为知名的一个项区块链 目,它将DAG进行了改进,并提出Tangle(缠结)方案。
2一、 选择题1 1 1 .B 2.A 3.C 4.A 5.D 6.A 7.B 8.A 9.C 10.C1.B 12.C 13.A 14.C 15.B 16.D 17.D 18.D 19.A 20.A5 解释:线索二叉树中某结点是否有左孩子,不能通过左指针域是否为空来判 断,而要判断左标志是否为 1。
二、 填空题1 2 3 .归并排序。
. 能否将关键字均匀影射到哈希空间上.一端 先进后出有无好的解决冲突的方法4 5 6 7 8 9 . 顺序存储或链式存储 (1+n )/2.从任意节点出发都能访问到整个链表.时间 空间.n-1 n(n-1)/2.2n-1.n n三、 判断题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 1 1 1 .F.F 非空才成立.F 有向的非强连通图,不成立.T.F 表头没有前驱,表尾没有后序.T.F 先序跟后序不行,中序才行.T.F 不可能0.T1.F2.T3.F4.F5.F四、 应用题1 .逻辑结构是从操作对象抽象出来的数学模型,结构定义中的“关系”描述的 是数据元素之间的逻辑关系;物理结构是数据结构在计算机中的表示(又称 映像),又称存储结构。
物理结构是指数据具体存放在哪个位置,逻辑结构是2 3.由 AOV 网构造拓扑序列的拓扑排序算法主要是循环执行以下两步,直到不存 在入度为 0的顶点为止。
(1) 选择一个入度为 0的顶点并输出之;(2) 从网 中删除此顶点及所有出边。
拓扑序列 1:abcdef 拓扑序列 2:adbcef.二叉树图如下:4 5 .略。
已经不纳入考纲.哈夫曼编码问题编码: 3: 000020: 10 10: 0001 22: 11 18: 001 37: 016.二叉排序树问题比根节点小的往左子树插,大的往右子树插。
图如下:删除50有两种做法:《数据结构》中的解析这里我用第二种做法:五.算法设计题1 & .算法填空(L.elem[i-1]) L.length-1 ++p *p L.length-1;2. 设计算法: 输入 n 个元素的值 创建带头结点的单链线性表 L 。