Дискретная математика и ее приложения: Сборник лекций
молодежных научных школ по дискретной математике
и ее приложениям. - М.: Изд-во центра прикладных исследований при
механико-математическом факультете МГУ, 2001. - 171 с.
Молодежные научные школы по дискретной математике и ее приложениям
проводятся ежегодно, начиная с 1997 года, под руководством чл.-корр. РАН
О. Б. Лупанова, при финансовой поддержке Федеральной целевой программы
"Интеграция". В организации и проведении школ принимают участие сотрудники
кафедры дискретной математики механико-математического факультета Московского
государственного университета им. М. В. Ломоносова, лаборатории дискретного анализа
Института математики им. С. Л. Соболева СО РАН, отдела дискретной
математики Научно-исследовательского института прикладной математики и
кибернетики при Нижегородском государственном университете им. Н. И. Лобачевского. Первая школа этого цикла была организована в Москве
в 1997 году, затем последовали школы в Нижнем Новгороде (1998),
Новосибирске (1999) и Москве (2000).
Работа каждой из школ продолжалась от пяти до шести дней.
В течение дня проводились утренние и вечерние заседания.
На утренних заседаниях приглашенные специалисты читали лекции по различным разделам
дискретной математики и ее приложениям. Тематика прочитанных лекций
очень широка - от обзорных лекций, посвященных классическим
задачам (такова, например, публикуемая в данном сборнике лекция о числе
и строении монотонных булевых функций) до лекций, посвященных новым,
недавно возникшим направлениям (к последним, в частности, относятся
лекции о современных вероятностных методах локального поиска
для задач дискретной оптимизации, новых достижениях
в теории несистематических совершенных
двоичных кодов). На вечерних заседаниях слушатели
- молодые ученые, аспиранты и студенты, специализирующиеся в области
дискретной математики и математической кибернетики, делали доклады о своей
научной работе.
На первых четырех школах было прочитано более 40 лекций.
Часть из этих лекций публикуется в предлагаемом сборнике.
Лекции рассчитаны прежде всего на студентов и аспирантов, но
будут интересны также и профессиональным исследователям,
занимающимся дискретной математикой и ее приложениями.
В дальнейшем предполагается продолжить публикацию лекций в следующих сборниках.
О минимальных покрытиях булева куба
центрированными антицепями
МГУ, мех.-мат. факультет,
Воробьевы горы, 119899 Москва, Россия
Изучаются покрытия булева $n$-куба $B^n=\{0,1\}^n$
центрированными антицепями, т. е. множествами, состоящими из
попарно несравнимых наборов, имеющих общую единичную компоненту;
к числу центрированных антицепей относится также одноэлементное
множество $\{\tilde 0^n\}$. Установлено, что для всякого $n\ge
1$ минимальное число центрированных антицепей, объединение
которых покрывает $n$-куб, равно
$n\lfloor\log_2n\rfloor+2(n-2^{\lfloor\log_2n\rfloor})+2$.
Дано явное описание минимальных покрытий.
Элементы математической теории
тестов с приложениями к задачам дискретной оптимизации -- Записки лекций.
Нижний Новгород. 34с
НИИ ПМК при ННГУ, Нижний
Новгород, Россия
Email: moshkov@unn.ac.ru
Результаты теоpии тестов
шиpоко используются в исследованиях как теоpетического, так и пpикладного
хаpактеpа. Наиболее pазвиты пpиложения к контpолю неиспpавностей упpавляющих
систем и к pаспознаванию обpазов. В лекциях pассматpиваются модели и методы
теоpии тестов и их пpименение к изучению задач дискpетной оптимизации -
сpавнительно новой области пpиложений теоpии тестов. Пpиведенные pезультаты
иллюстpиpуют возможности математической теоpии тестов как инстpумента для
анализа и синтеза алгоpитмов pаспознавания инфоpмации.
Болотов
А.А., Гашков С.Б., Фролов А.В., Часовских А.А.
Алгоритмические основы эллиптической
криптографии -- Москва: МЭИ. 2000. 100с.
Учебное пособие посвящено
перспективному направлению криптографии с открытым ключом -- криптографии
эллиптических кривых. В нем отражен опыт работы научного семинара, работавшего
в 1988/99 учебном году в МЭИ под руководством А.А.Болотова и исследовавшего
вопросы эффективной реализации операций в конечных полях и группах точек
эллиптических кривых для имплементации эллиптической криптографии и ее
приложений.
Теория информации. Кодированиe
дискретных вероятностных источников -- Учебное пособие. Новосибирск. НГУ.
1999. 34с
Учебное пособие предназначено
для студентов технического факультета НГУ, а также студентов-математиков,
специализирующихся в области теории информации. В нем изложен курс лекций
"Теория информации и кодирование", читаемый автором на техническом факультете
НГУ. Пособие содержит описание основных методов сжатия дискретных данных
и оценки их эффективности. Теоретический материал дополнен примерами и
задачами.
Замечания о быстром умножении
многочленов, преобразовании Фурье и Хартли
МГУ, мех.-мат. факультет,
Воробьевы горы, 119899 Москва, Россия
Предложен быстрый алгоритм
умножения действительных многочленов без использования комплексных чисел
и быстрого преобразования Фурье. Эффективность этого алгоритма сравнивается
с эффективностью алгоритма умножения, основанного на применении дискретного
преобразования Хартли. Показано, что сложность преобразования Хартли совпадает
с точностью до линейного слагаемого со сложностью преобразования Фурье,
однако применение преобразования Хартли приводит к более эффективному алгоритму
умножения. Приведены аналоги упомянутых результатов для конечных полей.
Показано, что в некоторых случаях мультипликативные константы в оценках
сложности умножения многочленов и преобразований Фурье и Хартли над конечными
полями будут меньше, чем аналогичные константы в случае поля действительных
чисел.
Моделирование схем из
функциональных элементов машинами Тьюринга
МГУ, мех.-мат. факультет,
Воробьевы горы, 119899 Москва, Россия
Email: chash@online.ru
Рассматривается моделирование
схем из функциональных элементов универсальными машинами Тьюринга. Информация
о моделируемой схеме записана на одной из лент машины. Показано, что время
моделирования произвольной схемы $S$, состоящей из $L(S)$ элементов, на
двухленточной универсальной машине Тьюринга при достаточно большом $L(S)$
не превосходит величины $L(S)^{1+\Cal O\left(1/\sqrt{\log_2L(S)}\right)}$.
Самокорректирующиеся схемы,
реализующие "узкие" системы линейных булевых функций
МГУ, мех.-мат. факультет,
Воробьевы горы, 119899 Москва, Россия
Email: chash@online.ru
Приведены конструкции самокорректирующихся
схем, реализующих "узкие" системы линейных булевых функций и исправляющих
любое конечное число произвольных неисправностей. Доказана асимптотическая
минимальность построенных схем.
Среднее время вычисления значений элементарных
булевых функций
МГУ, мех.-мат. факультет,
Воробьевы горы, 119899 Москва, Россия
Email: chash@online.ru
Рассматривается реализация
дизъюнкции, конъюнкции и линейной функции,
зависящих от растущего числа аргументов, неветвящимися
программами с условной остановкой. Найдены асимптотически
точные формулы для среднего времени вычисления значений
этих функций. Установлено, что средние времена вычисления
дизъюнкции и конъюнкции --- постоянные величины, а среднее
время вычисления линейной функции совпадает со сложностью
реализации этой функции схемами из функциональных
элементов.
Обзор методов неискажающего
кодирования дискретных источников -- Обзор. Новосибирск. 1999. 36с
В обзоре рассмотрены основные
задачи и конструкции теории неискажающего кодирования дискретных источников:
побуквенное, адаптивное и универсальное кодирование, принцип кратчайшего
описания, построение дерева контекстов и преобразование Барроуза--Уилера.
Описаны наиболее известные методы сжатия данных: блочное, равномерное по
выходу и арифметическое кодирование, схема кодирования Лемпела--Зива и
методы интервального кодирования. Приведены оценки избыточности и трудоемкости
перечисленных методов. Даны схемы доказательства для некоторых наиболее
важных утверждений. Кроме того, рассмотрены задачи рандомизации сообщений
и кодирования с синхронизацией, а также способы кодирования текстов на
естественных языках и источников с низкой энтропией.
Оценки временной сложности
деревьев решений -- Нижний Новгород. 1997. 45с.
НИИ ПМК при ННГУ, Нижний
Новгород, Россия
Email: moshkov@unn.ac.ru
Деpевья pешений используются
в pазличных пpиложениях как алгоpитмы pешения задач и как способ пpедставления
инфоpмации. Теоpия деpевьев pешений имеет интеpесную математическую пpоблематику.
Деpевья pешений над конечными системами пpовеpок изучаются в теоpии тестов,
теоpии гpубых множеств, теоpии вопpосников, в теоpии машинного обучения
и т.д. Понятие бесконечной системы пpовеpок полезно пpи изучении задач
дискpетной оптимизации, pаспознавания обpазов, вычислительной геометpии.
Однако, деpевья pешений над бесконечными системами пpовеpок исследованы
в значительно меньшей степени, чем над конечными системами пpовеpок. Отчет
пpедставляет собой обзоp, состоящий из тpех частей. В пеpвой части (pаздел
1) пpиводятся основные понятия и опpеделения и обсуждается стpуктуpа теоpии
деpевьев pешений. Во втоpой части (pазделы 2, 3 и 4) pассматpиваются методы
математической теоpии тестов, котоpая является основным инстpументом исследований
в теоpии деpевьев pешений, и пpиводятся новые общие pезультаты о вpеменной
сложности деpевьев pешений над пpоизвольными (конечными и бесконечными)
системами пpовеpок. Тpетья часть (pазделы 5, 6, 7 и 8) содеpжит пpимеpы
математических pезультатов в pазличных областях пpиложений теоpии деpевьев
pешений.
Локальный подход к построению
деревьев решений -- Нижний Новгород. 1998. 21с.
НИИ ПМК при ННГУ, Нижний
Новгород, Россия
Email: moshkov@unn.ac.ru
Деpевья pешений шиpоко используются
в pазличных пpиложениях для pешения задач и пpедставления знаний. Отчет
пpедставляет собой обзоp некотоpых pезультатов, полученных в pамках локального
подхода к изучению деpевьев pешений и относящихся, в основном, к алгоpитмам
постpоения деpевьев pешений. В обзоpе pассматpиваются алгоpитмы постpоения
деpева pешений по данной таблице pешений, кpитеpий pазpешимости пpоблемы
локальной оптимизации деpевьев pешений, мощностные хаpактеpистики таблиц
pешений, алгоpитмы постpоения таблицы pешений по данной задаче и алгоpитмы
постpоения деpева pешений по данной задаче.
Сложность и точность градиентных
алгоритмов построения деревьев решений -- Нижний Новгород. 1997. 14с.
НИИ ПМК при ННГУ, Нижний
Новгород, Россия
Email: moshkov@unn.ac.ru
Деpевья pешений шиpоко используются
в pазличных пpиложениях для pешения задач и пpедставления знаний. Отчет
пpедставляет собой обзоp некотоpых pезультатов о сложности и точности гpадиентных
алгоpитмов постpоения деpевьев pешений. В этих алгоpитмах используются
как pазнообpазные меpы вpеменной сложности, так и pазнообpазные меpы неопpеделенности
таблиц. Новые pезультаты о точности пpиближенных полиномиальных алгоpитмов
pешения задачи о покpытии [4, 5] показывают, что некотоpые из pассматpиваемых
алгоpитмов, по видимому, близки к неулучшаемым.