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Pergunta 1 0 em 1 pontos Os conceitos de computabilidade de problemas são essenciais para a definição de soluções que possam atender tanto a cenários teóricos como práticos. Em particular, é importante dar atenção à decidibilidade dos problemas, já que ela pode inviabilizar qualquer implementação computacional. Nesse contexto, considere a função h: P → B, em que P é um tipo de dado que representa um programa e B um tipo de dado booleano (verdadeiro ou falso). Quando h é aplicada a um programa que termina, ela retorna verdadeiro; quando aplicada a um programa que não termina, o resultado é falso. Por exemplo: h(“x ← 0”) = verdadeiro h(“enquanto verdadeiro faça x ← 1”) = falso Tendo como base a função h descrita, e considerando os conteúdo estudado, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. I. A função h é computável. Porque: II. Ela é capaz de retornar uma saída para qualquer instância de problema, em um número finito de passos. A seguir, assinale a alternativa correta. Resposta Selecionada: As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. Resposta Correta: As asserções I e II são proposições falsas. Comentário da resposta: Resposta incorreta. Verifique os conceitos de computabilidade e como eles podem ser empregados para determinar se um programa retorna algum resultado para qualquer instância do problema informado. Pergunta 2 1 em 1 pontos Os conceitos que fundamentam a construção de estratégias gulosas são importantes para que uma modelagem precisa possa ser empregada durante a proposição de soluções. Essa análise deve preceder, inclusive, a etapa de projeto de um algoritmo guloso. Nesse contexto, dado um conjunto { x1, x2, …, xn } de pontos na reta dos números reais, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. I. É possível projetar uma estratégia gulosa para encontrar o menor conjunto de intervalos fechados de comprimento 1 (um) contendo todos os pontos. Porque: II. A cada etapa da estratégia gulosa uma escolha local ótima pode ser feita de modo a garantir a obtenção de uma solução final ótima. Resposta Selecionada: As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. Resposta Correta: As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. Comentário da resposta: Resposta certa. Considere o intervalo mais à esquerda. Sabemos que esse intervalo deve conter o ponto mais à esquerda. Então, sabemos que seu lado esquerdo é exatamente o ponto mais à esquerda. Portanto, simplesmente removemos qualquer ponto que não pertença ao conjunto informado e que esteja a uma unidade de distância do ponto, uma vez que eles estão contidos neste único intervalo. Em seguida, nós apenas repetimos esse processo até que todos os pontos sejam cobertos. Como em cada etapa há uma escolha claramente ótima de onde colocar o intervalo mais à esquerda, essa solução final é ótima. Portanto, ambas as afirmativas são verdadeiras e a II justifica a primeira. Pergunta 3 0 em 1 pontos Os problemas que precisam ser resolvidos computacionalmente podem ser classificados de acordo com a sua computabilidade. Essa classificação é importante, considerando que ela tem efeito direto sobre a viabilidade de construção de um algoritmo útil em cenários práticos. Considerando essas informações e os conteúdos estudados, assinale a alternativa correta a respeito dessa classificação de problemas. Resposta Selecionada: Para todo problema cuja solução possa ser testada em tempo polinomial, existe um algoritmo polinomial que o resolve. Resposta Correta: A descoberta de um algoritmo polinomial para um problema NP-completo pode tornar a igualdade P = NP verdadeira. Comentário da resposta: Resposta incorreta. Verifique as definições de classes de computabilidade e como os problemas são classificados de acordo com suas características computacionais. Pergunta 4 1 em 1 pontos Vários problemas que surgem em contextos práticos demandam análises elaboradas, para que uma solução possa ser proposta. E, muitas vezes, o conceito de computabilidade precisa ser considerado, já que a característica do problema pode impactar na elaboração de uma solução computacional. Nesse contexto, e considerando os conteúdos estudados sobre problemas P e NP, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. I. O problema de analisar centenas de milhares de registros para verificar quais deles totalizam um dado valor pode ser resolvido em tempo polinomial. Porque: II. Um procedimento computacional simples pode ser construído para somar esses registros e responder se o valor contabilizado é igual ao valor informado. A seguir, assinale a alternativa correta: Resposta Selecionada: A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira. Resposta Correta: A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira. Comentário da resposta: Resposta certa. A respeito da complexidade do problema, é preciso identificar que se trata de procurar, dentro de um conjunto de números (registros), quais subconjuntos somam certo valor (o valor informado). Dentro da teoria da computabilidade, esse problema é conhecido como o problema da soma de subconjunto, e ele pertence à classe dos problemas NP. Logo, não se conhece ainda um algoritmo capaz de resolver esse problema em um tempo polinomial. Logo, a primeira asserção é falsa. Porém, outra característica dos problemas NP é que eles podem ser verificados em tempo polinomial. Por isso, é possível implementar um procedimento computacional simples para somar esses registros e responder se o valor contabilizado é igual ao valor suspeito. Logo, a segunda asserção é verdadeira. Pergunta 5 0 em 1 pontos A construção de estratégias gulosas para a solução de problemas é uma abordagem porque, em geral, várias opções podem ser implementadas. Porém, nem sempre a melhor possível de ser obtida com essa abordagem. Um exemplo é o problema conhecido como mochila 0-1. Uma mochila que suporta, no máximo, um peso P, deve ser carregada com valiosos dentre n disponíveis, de modo a alcançar o maior valor total. Cada item i tem um valor vi associado. Considerando a instância do problema da mochila 0-1, analise as afirmativas a seguir e a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). I. ( ) A solução ótima inclui os itens 2 e 3. II. ( ) Organizando os itens por ordem crescente de peso e selecionando cada item nessa conduzidos a uma solução sub-ótima. III. ( ) A estratégia gulosa de selecionar os itens com maior razão vi/pi conduz à solução ótima. IV. ( ) Qualquer solução contendo o item com maior valor por peso é sub-ótima. Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. Resposta Selecionada: F, V, F, V. Resposta Correta: V, V, F, V. Comentário da resposta: Resposta incorreta. Analise as opções possíveis para o carregamento verifique qual é a solução ótima. Compare essa solução com apresentadas. Pergunta 6 1 em 1 pontos Um típico problema em que algoritmos gulosos são aplicados é conhecido como agendamento para minimizar o tempo médio de finalização. Várias estratégias têm sido propostas para oferecer uma solução em tempo computacionalmente viável. Suponha um conjunto S = { a1, a2, …, an } de tarefas, em que cada tarefa ai demanda pi unidades de tempo para ser concluída a partir do momento em que é iniciada. As tarefas podem ser executadas apenas uma por vez. Seja ci o tempo de finalização da tarefa ai, isto é, o tempo em que a tarefa ai completa seu processamento. Considerando que o objetivo é minimizar o tempo médio para finalização detodas as tarefas, ou seja, minimizar , analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). I. ( ) Se as tarefas forem ordenadas pela quantidade de unidades de tempo para serem finalizadas (pi), então a complexidade do algoritmo será O(n log n). II. ( ) Um algoritmo guloso que processa as tarefas em ordem crescente de pi obtém a solução ótima para qualquer conjunto de tarefas. III. ( ) Considerando S composto apenas de duas tarefas a1 e a2 com p1 = 3 e p2 = 5, o tempo médio de finalização de S é independente da ordem de execução das tarefas. IV. ( ) Uma solução gulosa, baseada no tempo de processamento de cada tarefa, apresenta uma estrutura local ótima em cada iteração. Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. Resposta Selecionada: V, V, F, V. Resposta Correta: V, V, F, V. Comentário da resposta: Resposta certa. Considerando S composto apenas de duas tarefas a1 e a2 com p1 = 3 e p2 = 5, temos que, quando a2 é executada primeiro que a1, o tempo médio para finalização de S é dado por (5 + 8) / 2 = 6.5. Porém, quando a ordem de execução é inversa, temos que o tempo médio é (3 + 8) / 2 = 5.5. Considerando a ordenação das tarefas pela quantidade de unidades de tempo para serem finalizadas (pi), o tempo de execução do algoritmo será dominado superiormente por essa operação. Como não é possível definir um valor máximo para todos os pi possíveis, então a ordenação não pode ser feita em tempo linear. Nesse caso, algoritmos como Merge Sort ou Quick Sort podem ser empregados a fim de se alcançar o melhor desempenho na ordenação, ou seja, O(n log n). Pergunta 7 0 em 1 pontos As classes de computabilidade possibilitam que os problemas sejam organizados de acordo com as suas características de tratabilidade computacional. Conhecer as relações entre essas classes e os problemas categorizados nelas é de grande importância para projetar algoritmos que possam ser aplicados em cenários reais. Considere um problema Y que pode ser resolvido usando um número polinomial de passos computacionais, acrescido de um número polinomial de chamadas a um outro problema X. Essa relação pode ser denotada por Y ≤p X. Isso quer dizer que X é pelo menos tão difícil quanto Y com relação ao tempo polinomial. Sabendo que, se X pode ser resolvido em tempo polinomial, isso vai implicar que Y também pode ser resolvido em tempo polinomial, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. I. Se X é um problema NP-completo, então X pode ser resolvido em tempo polinomial se, e somente se, P = NP. Porque: II. Nesse caso, qualquer outro problema Y pertencente a NP poderá ser resolvido em tempo polinomial. A seguir, assinale a alternativa correta. Resposta Selecionada: As asserções I e II são proposições falsas. Resposta Correta: As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. Comentário da resposta: Resposta incorreta. Observe as definições relacionadas às classes P e NP e veja como elas estão relacionadas com o conceito denotado pelo operador ≤p apresentado. Pergunta 8 1 em 1 pontos O algoritmo counting sort tem larga aplicabilidade pelo seu desempenho linear na ordenação de dados em memória. No entanto, o maior consumo de espaço em memória pode restringir seu uso em determinados cenários. Outra característica é sua estabilidade quanto ao posicionamento de elementos com o mesmo valor. Considerando que um vetor A de n posições é passado como parâmetro para o algoritmo counting sort e que dois elementos nas posições i e j têm o mesmo valor k (A[ i ] = A[ j ] = k), assinale a alternativa correta quanto ao funcionamento do algoritmo. Assuma que um vetor B é retornado pelo algoritmo. Resposta Selecionada: O algoritmo é estável, porque a posição C[ k ] do vetor auxiliar C é decrementada após a alocação de k em B, e não é mais incrementada. Resposta Correta: O algoritmo é estável, porque a posição C[ k ] do vetor auxiliar C é decrementada após a alocação de k em B, e não é mais incrementada. Comentário da resposta: Resposta certa. Suponha que as posições i e j com i <j contenham algum elemento k. Considere o último laço do algoritmo counting sort, responsável pela construção do vetor B de saída. Como j > i, o laço examina A[ j ] antes de examinar A[ i ]. Ao fazer isso, o algoritmo coloca corretamente A[ j ] na posição m = C [ k ] de B. Como C[ k ] é decrementado na linha 10 e nunca mais é incrementado, temos a garantia de que quando o laço for examinar A[ i ], teremos C[ k ] < m. Portanto, A[ i ] será colocado em uma posição anterior no vetor de saída B, provando a estabilidade do algoritmo. Pergunta 9 0 em 1 pontos Conhecer os detalhes de funcionamento dos algoritmos mais tradicionais é importante, para que as ideias implementadas por eles possam ser aproveitadas na solução de problemas correlatos. Esse é o caso das estratégias empregadas na ordenação linear de dados em memória. Considerando esse contexto, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. I. Dado um conjunto de n inteiros no intervalo de 0 a k, é possível construir um algoritmo que aprimore a entrada em um tempo Θ(n + k) e que responda quantos números existem no intervalo [a ... b] em um tempo O(1). Porque: II. O aprimoramento da entrada, ou pré-processamento, pode ser feito com base no algoritmo counting sort e a obtenção da quantidade de números no intervalo informado acontece por meio de uma operação computacional elementar. Resposta Selecionada: A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira. Resposta Correta: As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. Comentário da resposta: Resposta incorreta. Verifique se é possível adaptar o algoritmo counting sort, para contemplar a operação de consulta à quantidade de números no intervalo informado. Além disso, analise o custo computacional associado às modificações. Pergunta 10 1 em 1 pontos Algoritmos gulosos constituem uma poderosa ferramenta para a solução de problemas em um tempo computacionalmente viável. No entanto, dependendo das características do problema, estratégias gulosas não são capazes de alcançar soluções ótimas. Um exemplo é o problema de devolver um valor (troco) com o uso da menor quantidade de moedas possível. Algoritmo Troco em Moedas Entrada: Um inteiro n e um conjunto de moedas (c1, c2, …, cr) com c1 > c2 > … > cr. Saída: Conjunto de moedas (d1, d2, …, dr) tal que e k é mínimo 1. C ← ∅ 2. para i = 1, …, r faça 3. enquanto n ≥ ci faça 4. C ← C ∪ { ci } 5. n ← n - ci 6. retorna C Considerando o algoritmo guloso apresentado para esse problema, analise as afirmativas a seguir. I. A execução do algoritmo com os parâmetros (c1 = 20, c2 = 15, c3 = 7, c4 = 1) e n = 22 produz uma solução ótima. II. Para n = 48 e (c1 = 25, c2 = 10, c3 = 5, c4 = 1), nenhuma moeda c3 comporá a solução final. III. A complexidade O(n) do algoritmo constitui o melhor desempenho conseguido para esse tipo de problema. IV. O algoritmo sempre obtém a solução ótima para o conjunto de moeda (c1 = 25, c2 = 10, c3 = 5, c4 = 1). Está correto o que se afirma em: Resposta Selecionada: II e IV. Resposta Correta: II e IV. Comentário da resposta: Resposta certa. Para as entradas (c1 = 20, c2 = 15, c3 = 7, c4 = 1) e n = 22, o algoritmo não produz a solução ótima, já que ele vai retornar o conjunto C = { c1, c4, c4 } de 3 moedas, enquanto a solução ótima é C = { c2, c3 } de 2 moedas. Para as entradas n = 48 e (c1 = 25, c2 = 10, c3 = 5, c4 = 1), a solução produzida pelo algoritmoé C = { c1, c2, c2, c1, c1, c1 } e não contém a moeda c3. Embora o algoritmo tenha complexidade O(n), uma versão dele com desempenho O(1) pode ser obtida com as seguintes operações: a1 = ⌊n/c1⌋ e nq = n mod c1 a2 = ⌊nq/c2⌋ e nd = nq mod c2 a3 = ⌊nd/c3⌋ e nk = nq mod c2 a4 = nk O conjunto final C será { a1 × d1, a2 × d2, a3 × d3, a4 × d4 }. Finalmente, para o conjunto de moedas (c1 = 25, c2 = 10, c3 = 5, c4 = 1) o algoritmo sempre obtém a solução ótima. Pergunta 1 1 em 1 pontos Um típico problema em que algoritmos gulosos são aplicados é conhecido como agendamento para minimizar o tempo médio de finalização. Várias estratégias têm sido propostas para oferecer uma solução em tempo computacionalmente viável. Suponha um conjunto S = { a1, a2, …, an } de tarefas, em que cada tarefa ai demanda pi unidades de tempo para ser concluída a partir do momento em que é iniciada. As tarefas podem ser executadas apenas uma por vez. Seja ci o tempo de finalização da tarefa ai, isto é, o tempo em que a tarefa ai completa seu processamento. Considerando que o objetivo é minimizar o tempo médio para finalização de todas as tarefas, ou seja, minimizar , analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). I. ( ) Se as tarefas forem ordenadas pela quantidade de unidades de tempo para serem finalizadas (pi), então a complexidade do algoritmo será O(n log n). II. ( ) Um algoritmo guloso que processa as tarefas em ordem crescente de pi obtém a solução ótima para qualquer conjunto de tarefas. III. ( ) Considerando S composto apenas de duas tarefas a1 e a2 com p1 = 3 e p2 = 5, o tempo médio de finalização de S é independente da ordem de execução das tarefas. IV. ( ) Uma solução gulosa, baseada no tempo de processamento de cada tarefa, apresenta uma estrutura local ótima em cada iteração. Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. Resposta Selecionada: V, V, F, V. Resposta Correta: V, V, F, V. Comentário da resposta: Resposta certa. Considerando S composto apenas de duas tarefas a1 e a2 com p1 = 3 e p2 = 5, temos que, quando a2 é executada primeiro que a1, o tempo médio para finalização de S é dado por (5 + 8) / 2 = 6.5. Porém, quando a ordem de execução é inversa, temos que o tempo médio é (3 + 8) / 2 = 5.5. Considerando a ordenação das tarefas pela quantidade de unidades de tempo para serem finalizadas (pi), o tempo de execução do algoritmo será dominado superiormente por essa operação. Como não é possível definir um valor máximo para todos os pi possíveis, então a ordenação não pode ser feita em tempo linear. Nesse caso, algoritmos como Merge Sort ou Quick Sort podem ser empregados a fim de se alcançar o melhor desempenho na ordenação, ou seja, O(n log n). Pergunta 2 1 em 1 pontos Os conceitos que fundamentam a construção de estratégias gulosas são importantes para que uma modelagem precisa possa ser empregada durante a proposição de soluções. Essa análise deve preceder, inclusive, a etapa de projeto de um algoritmo guloso. Nesse contexto, dado um conjunto { x1, x2, …, xn } de pontos na reta dos números reais, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. I. É possível projetar uma estratégia gulosa para encontrar o menor conjunto de intervalos fechados de comprimento 1 (um) contendo todos os pontos. Porque: II. A cada etapa da estratégia gulosa uma escolha local ótima pode ser feita de modo a garantir a obtenção de uma solução final ótima. Resposta Selecionada: As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. Resposta Correta: As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. Comentário da resposta: Resposta certa. Considere o intervalo mais à esquerda. Sabemos que esse intervalo deve conter o ponto mais à esquerda. Então, sabemos que seu lado esquerdo é exatamente o ponto mais à esquerda. Portanto, simplesmente removemos qualquer ponto que não pertença ao conjunto informado e que esteja a uma unidade de distância do ponto, uma vez que eles estão contidos neste único intervalo. Em seguida, nós apenas repetimos esse processo até que todos os pontos sejam cobertos. Como em cada etapa há uma escolha claramente ótima de onde colocar o intervalo mais à esquerda, essa solução final é ótima. Portanto, ambas as afirmativas são verdadeiras e a II justifica a primeira. Pergunta 3 1 em 1 pontos Os conceitos de computabilidade de problemas são essenciais para a definição de soluções que possam atender tanto a cenários teóricos como práticos. Em particular, é importante dar atenção à decidibilidade dos problemas, já que ela pode inviabilizar qualquer implementação computacional. Nesse contexto, considere a função h: P → B, em que P é um tipo de dado que representa um programa e B um tipo de dado booleano (verdadeiro ou falso). Quando h é aplicada a um programa que termina, ela retorna verdadeiro; quando aplicada a um programa que não termina, o resultado é falso. Por exemplo: h(“x ← 0”) = verdadeiro h(“enquanto verdadeiro faça x ← 1”) = falso Tendo como base a função h descrita, e considerando os conteúdo estudado, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. I. A função h é computável. Porque: II. Ela é capaz de retornar uma saída para qualquer instância de problema, em um número finito de passos. A seguir, assinale a alternativa correta. Resposta Selecionada: As asserções I e II são proposições falsas. Resposta Correta: As asserções I e II são proposições falsas. Comentário da resposta: Resposta certa. Se for assumido que h é computável, então um programa H que computa a função h pode ser escrito de modo que: H(“x ← 0”) = verdadeiro H(“enquanto verdadeiro faça x ← 1”) = falso. Nesse caso, é possível definir um programa D como segue D = “se H(D) então, enquanto verdadeiro, faça x ← 1 se não x ← 0”. Então, como o programa H aceita qualquer entrada, é possível para ele uma instância de si próprio, tendo o programa D como parâmetro, ou seja, H(H(D)). Logo, se H(D) é verdadeiro, então D representa um programa que é equivalente a “enquanto verdadeiro faça x ← 1”, cuja execução não termina e, portanto, H(D) é falso. Por outro lado, se H(D) é falso, então D representa um programa equivalente a “x ← 0”, cuja execução termina e, portanto, H(D) é verdadeiro. Dessa forma, uma inconsistência é obtida. Consequentemente, pode-se afirmar que o programa H não existe, o que, por sua vez, leva à conclusão de que a função h não retorna para qualquer instância e não é computável. Pergunta 4 1 em 1 pontos A recursão é uma poderosa técnica para modelagem e projeto de algoritmos. O uso dessa estratégia, porém, depende da correta identificação dos seus dois principais elementos: um caso base que finaliza as chamadas recursivas e o passo de recursão. Suponha a situação em que a operação de adição em uma linguagem de programação é feita por um componente externo. Esse componente recebe como parâmetro dois números a serem somados e, internamente, ele faz uso dos operadores ++ para incrementar o valor de um número em 1 e -- para decrementar em 1. Somador Entrada: Dois inteiros i e j a serem somados Saída: Valor de i + j 1. se i = 0 então 2. retorna j 3. senão 4. retorna Somador(- -i, ++j) Considerando o Algoritmo Somador apresentado, assinale a alternativa correta a respeito de seu funcionamento. Resposta Selecionada: O passo recursivo da função de recorrência associada é T(i, j) = T(i -1, j + 1) para i > 0. Resposta Correta: O passo recursivo da função de recorrência associada é T(i, j) = T(i -1, j + 1) para i > 0. Comentário da resposta:Resposta certa. A função de recorrência do algoritmo pode ser descrita como: T( i, j ) = j, se i = 0 T( i, j ) = T(i - 1, j + 1), se i > 0 Como o resultado das chamadas recursivas é o próprio resultado final do algoritmo, não existem etapas de combinação das soluções parciais. Para i = 3 e j = 7, o algoritmo faz a seguinte chamada recursiva, após a invocação Somador(3, 7): Somador(2, 8) Somador(1, 9) Somador(0, 10) Pergunta 5 0 em 1 pontos A ordenação de dados em memória é uma das operações mais comuns executadas por algoritmos computacionais. Embora existam diferentes estratégias para esse tipo de operação, poucas delas conseguem alcançar um tempo computacional linear. Algoritmo Ordenação Linear Simplificada Entrada: Um vetor A de n inteiros cujos valores são 1 ou 2. Saída: Vetor A com os valores ordenados de forma não-decrescente 1. Defina k ← 0 2. para i ← 1 até n faça 3. se A[ i ] = 1, então k ← k + 1 4. para i ← 1 até k faça 5. A[ i ] ← 1 6. para i ← k + 1 até n faça 7. A[ i ] ← 2 8. retorna A Nesse contexto, considerando o algoritmo apresentado, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). I. ( ) Para um vetor A contendo m posições com valor 1 e n posições com valor 2, o algoritmo realiza m + n operações de atribuições ao vetor A. II. ( ) O algoritmo é estável. III. ( ) Para qualquer sequência de valores aceitos pelo algoritmo, as primeiras posições do vetor A serão ocupadas pelo valor 2. IV. ( ) O maior valor possível para k é n. Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: Resposta Selecionada: F, V, F, V. Resposta Correta: V, V, F, V. Comentário da resposta: Resposta incorreta. Analise o funcionamento do algoritmo para diferentes sequências de valores 1 e 2 e verifique como o vetor de saída é construído. Pergunta 6 1 em 1 pontos Os problemas que precisam ser resolvidos computacionalmente podem ser classificados de acordo com a sua computabilidade. Essa classificação é importante, considerando que ela tem efeito direto sobre a viabilidade de construção de um algoritmo útil em cenários práticos. Considerando essas informações e os conteúdos estudados, assinale a alternativa correta a respeito dessa classificação de problemas. Resposta Selecionada: A descoberta de um algoritmo polinomial para um problema NP-completo pode tornar a igualdade P = NP verdadeira. Resposta Correta: A descoberta de um algoritmo polinomial para um problema NP-completo pode tornar a igualdade P = NP verdadeira. Comentário da resposta: Resposta certa. O problema de encontrar uma rota ótima visitando pontos específicos uma única vez é uma aplicação do problema do Caixeiro Viajante, que é da classe NP. Problemas da classe NP-difícil satisfazem apenas uma condição dos problemas da classe NP (problemas NP- completo satisfazem às duas condições e são NP-difíceis), ou seja, se um algoritmo polinomial for encontrado para ele, então todos os problemas NP poderão ser reduzidos a esse problema, o que possibilitará que estes sejam resolvidos em tempo polinomial. Pergunta 7 1 em 1 pontos Algoritmos gulosos constituem uma poderosa ferramenta para a solução de problemas em um tempo computacionalmente viável. No entanto, dependendo das características do problema, estratégias gulosas não são capazes de alcançar soluções ótimas. Um exemplo é o problema de devolver um valor (troco) com o uso da menor quantidade de moedas possível. Algoritmo Troco em Moedas Entrada: Um inteiro n e um conjunto de moedas (c1, c2, …, cr) com c1 > c2 > … > cr. Saída: Conjunto de moedas (d1, d2, …, dr) tal que e k é mínimo 1. C ← ∅ 2. para i = 1, …, r faça 3. enquanto n ≥ ci faça 4. C ← C ∪ { ci } 5. n ← n - ci 6. retorna C Considerando o algoritmo guloso apresentado para esse problema, analise as afirmativas a seguir. I. A execução do algoritmo com os parâmetros (c1 = 20, c2 = 15, c3 = 7, c4 = 1) e n = 22 produz uma solução ótima. II. Para n = 48 e (c1 = 25, c2 = 10, c3 = 5, c4 = 1), nenhuma moeda c3 comporá a solução final. III. A complexidade O(n) do algoritmo constitui o melhor desempenho conseguido para esse tipo de problema. IV. O algoritmo sempre obtém a solução ótima para o conjunto de moeda (c1 = 25, c2 = 10, c3 = 5, c4 = 1). Está correto o que se afirma em: Resposta Selecionada: II e IV. Resposta Correta: II e IV. Comentário da resposta: Resposta certa. Para as entradas (c1 = 20, c2 = 15, c3 = 7, c4 = 1) e n = 22, o algoritmo não produz a solução ótima, já que ele vai retornar o conjunto C = { c1, c4, c4 } de 3 moedas, enquanto a solução ótima é C = { c2, c3 } de 2 moedas. Para as entradas n = 48 e (c1 = 25, c2 = 10, c3 = 5, c4 = 1), a solução produzida pelo algoritmo é C = { c1, c2, c2, c1, c1, c1 } e não contém a moeda c3. Embora o algoritmo tenha complexidade O(n), uma versão dele com desempenho O(1) pode ser obtida com as seguintes operações: a1 = ⌊n/c1⌋ e nq = n mod c1 a2 = ⌊nq/c2⌋ e nd = nq mod c2 a3 = ⌊nd/c3⌋ e nk = nq mod c2 a4 = nk O conjunto final C será { a1 × d1, a2 × d2, a3 × d3, a4 × d4 }. Finalmente, para o conjunto de moedas (c1 = 25, c2 = 10, c3 = 5, c4 = 1) o algoritmo sempre obtém a solução ótima. Pergunta 8 1 em 1 pontos As classes de computabilidade possibilitam que os problemas sejam organizados de acordo com as suas características de tratabilidade computacional. Conhecer as relações entre essas classes e os problemas categorizados nelas é de grande importância para projetar algoritmos que possam ser aplicados em cenários reais. Considere um problema Y que pode ser resolvido usando um número polinomial de passos computacionais, acrescido de um número polinomial de chamadas a um outro problema X. Essa relação pode ser denotada por Y ≤p X. Isso quer dizer que X é pelo menos tão difícil quanto Y com relação ao tempo polinomial. Sabendo que, se X pode ser resolvido em tempo polinomial, isso vai implicar que Y também pode ser resolvido em tempo polinomial, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. I. Se X é um problema NP-completo, então X pode ser resolvido em tempo polinomial se, e somente se, P = NP. Porque: II. Nesse caso, qualquer outro problema Y pertencente a NP poderá ser resolvido em tempo polinomial. A seguir, assinale a alternativa correta. Resposta Selecionada: As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. Resposta Correta: As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. Comentário da resposta: Resposta certa. Observa-se que, se P = NP, então X pode ser resolvido em tempo polinomial, já que X pertence à classe NP. Inversamente, suponha que X possa ser resolvido em tempo polinomial. Se Y é qualquer outro problema em NP, então Y ≤p X e, como por hipótese, se X pode ser resolvido em tempo polinomial, então Y também pode, logo, temos que Y pode ser resolvido em tempo polinomial. Consequentemente, temos que NP ⊆P. Mas, como é provado que P ⊆NP, concluímos que P = NP. Pergunta 9 0 em 1 pontos Uma estratégia muito utilizada no desenvolvimento de algoritmos recursivos é aplicar a técnica de divisão e conquista. Nesse caso, o problema original é dividido em problemas menores, os quais são solucionados e, posteriormente, combinados para formar a solução do problema inicial. Um exemplo é o problema de multiplicação de matrizes quadradas (mesmo número de linhas e colunas), cujo algoritmo iterativo é apresentado a seguir: Algoritmo MultiplicaMatrizQuadrada Entrada: Duas matrizes A e B quadradas de tamanho n Saída: Matriz C= A × B 1. Defina uma matriz C quadrada de tamanho n 2. para i ← 1 até n faça 3. para j ← 1 até n faça 4. cij ← 0 5. para k ← 1 até n faça 6. cij ← cij + aik × bkj 7. retorna C Suponha, então, uma versão recursiva desse algoritmo, chamada MultiplicaRecursivo, pode ser obtida por meio da divisão das matrizes A, B e C em 4 matrizes de tamanho n/2 (assuma que n é potência exata de 2), conforme imagem a seguir: Considerando essas informações e os conteúdos estudados, analise as seguintes afirmativas. I. O algoritmo MultiplicaRecursivo terá desempenho superior que a versão iterativa apresentada. II. O caso base do algoritmo será se n = 1, então retorna c11 = a11 × b11. III. Serão necessárias 8 chamadas recursivas ao algoritmo MultiplicaRecursivo, para a construção de todas as submatrizes Cij. IV. A etapa de divisão das matrizes A, B e C em submatrizes pode impactar no desempenho geral do algoritmo. Está correto apenas o que se afirma em: Resposta Selecionada: II e IV. Resposta Correta: II e III. Comentário da resposta: Resposta incorreta. Procure construir o algoritmo recursivo, para avaliar cada uma das afirmações. Em seguida, verifique a complexidade da recorrência que descreve o algoritmo. Pergunta 10 1 em 1 pontos Vários problemas que surgem em contextos práticos demandam análises elaboradas, para que uma solução possa ser proposta. E, muitas vezes, o conceito de computabilidade precisa ser considerado, já que a característica do problema pode impactar na elaboração de uma solução computacional. Nesse contexto, e considerando os conteúdos estudados sobre problemas P e NP, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. I. O problema de analisar centenas de milhares de registros para verificar quais deles totalizam um dado valor pode ser resolvido em tempo polinomial. Porque: II. Um procedimento computacional simples pode ser construído para somar esses registros e responder se o valor contabilizado é igual ao valor informado. A seguir, assinale a alternativa correta: Resposta Selecionada: A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira. Resposta Correta: A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira. Comentário da resposta: Resposta certa. A respeito da complexidade do problema, é preciso identificar que se trata de procurar, dentro de um conjunto de números (registros), quais subconjuntos somam certo valor (o valor informado). Dentro da teoria da computabilidade, esse problema é conhecido como o problema da soma de subconjunto, e ele pertence à classe dos problemas NP. Logo, não se conhece ainda um algoritmo capaz de resolver esse problema em um tempo polinomial. Logo, a primeira asserção é falsa. Porém, outra característica dos problemas NP é que eles podem ser verificados em tempo polinomial. Por isso, é possível implementar um procedimento computacional simples para somar esses registros e responder se o valor contabilizado é igual ao valor suspeito. Logo, a segunda asserção é verdadeira. Quinta-feira, 10 de Junho de 2021 19h56min46s BRT • A ordenação de dados em memória é uma das operações mais comuns executadas por algoritmos computacionais. Embora existam diferentes estratégias para esse tipo de operação, poucas delas conseguem alcançar um tempo computacional linear. • Algoritmo Ordenação Linear Simplificada Entrada: Um vetor A de n inteiros cujos valores são 1 ou 2. Saída: Vetor A com os valores ordenados de forma não- decrescente 1. Defina k ȼ 0 2. para i ȼ 1 até n faça 3. se A[ i ] = 1, então k ȼ k + 1 4. para i ȼ 1 até k faça 5. A[ i ] ȼ 1 6. para i ȼ k + 1 até n faça 7. A[ i ] ȼ 2 8. retorna A • Nesse contexto, considerando o algoritmo apresentado, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). I. ( ) Para um vetor A contendo m posições com valor 1 e n posições com valor 2, o algoritmo realiza m + n operações de atribuições ao vetor A. II. ( ) O algoritmo é estável. III. ( ) Para qualquer sequência de valores aceitos pelo algoritmo, as primeiras posições do vetor A serão ocupadas pelo valor 2. IV. ( ) O maior valor possível para k é n. Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: Algoritmo Ordenação Linear Simplificada Resposta Selecionada: Resposta Correta: V, V, F, V. V, V, F, V. Comentário da respost a: Resposta certa. Para u m a e n t r a d a composta de m va lores 1 e n v a l o r e s 2 , o primeiro laço do a l g o r i t m o v a i finalizar com o valor de k = m e, p o r t a n t o , o segundo laço vai r e a l i z a r m a t r ibu ições ao vetor A. O último laço realiza tantas a t r ibu ições ao vetor A quanto o n ú m e r o d e v a l o r e s 2 p r e s e n t e s n a entrada, ou seja, n a t r i b u i ç õ e s . Portanto, serão realizadas m + n atribuições a A. C o m o o s elementos com mesmo valor não têm sua ordem alterada no vetor d e s a í d a , o algoritmo é dito e s t á v e l . O segundo laço do a l g o r i t m o é responsável pela A construção de estratégias gulosas para a solução de problemas é uma abordagem muito comum, porque, em geral, várias opções podem ser implementadas. Porém, nem sempre a melhor solução é possível de ser obtida com essa abordagem. Um exemplo é o problema conhecido como problema da mochila 0-1. Uma mochila que suporta, no máximo, um peso P, deve ser carregada com os itens mais valiosos dentre n disponíveis, de modo a alcançar o maior valor total. Cada item i tem um peso pi e um valor vi associado. Considerando a instância do problema da mochila 0-1, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). I. ( ) A solução ótima inclui os itens 2 e 3. II. ( ) Organizando os itens por ordem crescente de peso e selecionando cada item nessa ordem, somos conduzidos a uma solução sub-ótima. III. ( ) A estratégia gulosa de selecionar os itens com maior razão vi/pi conduz à solução ótima. IV. ( ) Qualquer solução contendo o item com maior valor por peso é sub-ótima. Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. • • Pergunta 3 1 em 1 pontos Resposta Selecionada: Resposta Correta: V, V, F, V. V, V, F, V. Comentário da respost a: Resposta certa. A seleção dos itens 2 e 3 é a única que conduz à solução ótima com o valor da mochila em 220. Se os itens forem selecionados de acordo com a razão vi/pi, o item 1 será o primeiro selecionado (60/10), seguido do item 2 (100/20), o que levará a uma mochila de valor O algoritmo counting sort tem larga aplicabilidade pelo seu desempenho linear na ordenação de dados em memória. No entanto, o maior consumo de espaço em memória pode restringir seu uso em determinados cenários. Outra caracter ís t ica é sua estab i l idade quanto ao posicionamento de elementos com o mesmo valor. Considerando que um vetor A de n posições é passado como parâmetro para o algoritmo counting sort e que dois elementos nas posições i e j têm o mesmo valor k (A[ i ] = A[ j ] = k), assinale a alternativa correta quanto ao funcionamento do algoritmo. Assuma que um vetor B é retornado pelo algoritmo. Resposta Selecion ada: Resposta Correta: O algoritmo é estável, porque a posição C[ k ] do vetor auxiliar C é decrementada após a alocação de k em B, e não é mais incrementada. O algoritmo é estável, porque a posição C[ k ] do vetor auxiliar C é decrementada após a alocação de k em B, e não é mais incrementada. Comentário da respost a: R e s p o s t a c e r t a . Suponha que as posições i e j com i <j contenham algum elemento • • Pergunta 4 1 em 1 pontosOs conceitos que fundamentam a construção de estratégias gulosas são importantes para que uma modelagem precisa possa ser empregada durante a proposição de soluções. Essa análise deve preceder, inclusive, a etapa de projeto de um algoritmo guloso. Nesse contexto, dado um conjunto { x1, x2, …, xn } de pontos na reta dos números reais, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. I. É possível projetar uma estratégia gulosa para encontrar o menor conjunto de intervalos fechados de comprimento 1 (um) contendo todos os pontos. Porque: II. A cada etapa da estratégia gulosa uma escolha local ótima pode ser feita de modo a garantir a obtenção de uma solução final ótima. Resposta Selecion ada: As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. Resposta Correta: As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. Comentário da respost a: R e s p o s t a c e r t a . C o n s i d e r e o intervalo mais à e s q u e r d a . S a b e m o s q u e esse in te rva lo deve conter o p o n t o m a i s à esquerda. Então, sabemos que seu lado esquerdo é e x a t a m e n t e o p o n t o m a i s à e s q u e r d a . P o r t a n t o , s i m p l e s m e n t e r e m o v e m o s qualquer ponto que não pertença a o c o n j u n t o informado e que e s t e j a a u m a u n i d a d e d e d i s t â n c i a d o ponto, uma vez que eles estão cont idos neste único intervalo. Em seguida, nós apenas repetimos esse processo até que todos os • Uma estratégia muito utilizada no desenvolvimento de algoritmos recursivos é aplicar a técnica de divisão e conquista. Nesse caso, o problema original é dividido em problemas menores, os quais são solucionados e, posteriormente, combinados para formar a solução do problema inicial. Um exemplo é o problema de multiplicação de matrizes quadradas (mesmo número de linhas e colunas), cujo algoritmo iterativo é apresentado a seguir: • Algoritmo MultiplicaMatrizQuadrada Entrada: Duas matrizes A e B quadradas de tamanho n Saída: Matriz C = A × B 1. Defina uma matriz C quadrada de tamanho n 2. para i ȼ 1 até n faça 3. para j ȼ 1 até n faça 4. cij ȼ 0 5. para k ȼ 1 até n faça 6. cij ȼ cij + aik × bkj 7. retorna C • Suponha, então, uma versão recursiva desse algoritmo, chamada MultiplicaRecursivo, pode ser obtida por meio da divisão das matrizes A, B e C em 4 matrizes de tamanho n/2 (assuma que n é potência exata de 2), conforme imagem a seguir: Considerando essas informações e os conteúdos estudados, analise as seguintes afirmativas. I. O algoritmo MultiplicaRecursivo terá desempenho superior que a versão iterativa apresentada. II. O caso base do algoritmo será se n = 1, então retorna Algoritmo MultiplicaMatrizQuadrada Entrada: Duas matrizes A e B quadradas de tamanho n Saída: Matriz C = A × B 1. Defina uma matriz C quadrada de tamanho n 2. para i ȼ 1 até n faça 3. para j ȼ 1 até n faça 4. cij ȼ 0 5. para k ȼ 1 até n faça 6. cij ȼ cij + aik × bkj 7. retorna C Resposta Selecionada: Resposta Correta: II e III. II e III. Comentário da respost a: • R e s p o s t a c e r t a . C o n s i d e r a n d o a estratégia de divisão das matrizes originais em 4 submatrizes, o algoritmo recursivo pode ser descrito como a seguir: A l g o r i t m o MultiplicaRecursivo Entrada: Duas matrizes A e B quadradas de tamanho n Saída: Matriz C = A × B 01. Defina uma matriz C quadrada de tamanho n 02. se n = 1 então 03. retorna c11 = a11 × b11 • • Pergunta 6 0 em 1 pontos O algoritmo counting sort constitui uma alternativa eficiente para a ordenação de dados em memória, já que ele demanda um tempo computacional da ordem de Θ(n). No entanto, ele faz maior uso do espaço em memória, por precisar que vetores auxiliares sejam criados durante sua execução. Considerando a execução do algoritmo sobre um vetor A = {4, 1, 5, 0, 1, 6, 5, 1, 5, 3}, em que todos os valores são menores que k = 7, analise as afirmativas a seguir. I. Após o primeiro laço que inicializa cada posição do vetor auxiliar C com zero, o segundo laço finaliza com o vetor C = { 1, 3, 0, 1, 1, 3, 1 }. II. Ao término do terceiro laço, o vetor auxiliar C definido no corpo do algoritmo terá os seguintes valores armazenados {0, 3, 3, 4, 5, 8, 9}. III. A primeira iteração do último laço do algoritmo faz com que o valor 3 seja atribuído à posição 4 do vetor A. IV. A posição 4 corresponde à última posição do vetor A a ser preenchida pelo laço final do algoritmo. Está correto apenas o que se afirma em: Resposta Selecionada: Resposta Correta: I e IV. I, II e III. • • Pergunta 7 1 em 1 pontos Comentário da respost a: Resposta incorreta. Execute o passo a p a s s o d o a l g o r i t m o e a n a l i s e a configuração dos vetores à medida que a ordenação O s p r o b l e m a s q u e p r e c i s a m s e r r e s o l v i d o s computacionalmente podem ser classificados de acordo com a sua computabilidade. Essa classificação é importante, considerando que ela tem efeito direto sobre a viabilidade de construção de um algoritmo útil em cenários práticos. Considerando essas informações e os conteúdos estudados, assinale a alternativa correta a respeito dessa classificação de problemas. Resposta Selecion ada: A descoberta de um algoritmo polinomial para um problema NP-completo pode tornar a igualdade P = NP verdadeira. Resposta Correta: A descoberta de um algoritmo polinomial para um problema NP-completo pode tornar a igualdade P = NP verdadeira. Comentário da respost a: Resposta certa. O p r o b l e m a d e encontrar uma r o t a ó t i m a visitando pontos específicos uma única vez é uma a p l i c a ç ã o d o p r o b l e m a d o Caixeiro Viajante, que é da classe NP. Problemas da classe NP-difícil s a t i s f a z e m a p e n a s u m a c o n d i ç ã o d o s p r o b l e m a s d a c l a s s e N P (problemas NP- c o m p l e t o s a t i s f a z e m à s duas condições e são NP-difíceis), ou seja, se um a l g o r i t m o p o l i n o m i a l f o r encontrado para ele, então todos os problemas NP • • Pergunta 8 1 em 1 pontos • A recursão é uma poderosa técnica para modelagem e projeto de algoritmos. O uso dessa estratégia, porém, depende da correta identificação dos seus dois principais elementos: um caso base que finaliza as chamadas recursivas e o passo de recursão. Suponha a situação em que a operação de adição em uma linguagem de programação é feita por um componente externo. Esse componente recebe como parâmetro dois números a serem somados e, internamente, ele faz uso dos operadores ++ para incrementar o valor de um número em 1 e -- para decrementar em 1. • Somador Entrada: Dois inteiros i e j a serem somados Saída: Valor de i + j 1. se i = 0 então 2. retorna j 3. senão 4. retorna Somador(- -i, ++j) • Considerando o Algoritmo Somador apresentado, assinale a alternativa correta a respeito de seu funcionamento. Somador Entrada: Dois inteiros i e j a serem somados Saída: Valor de i + j 1. se i = 0 então 2. retorna j 3. senão 4. retorna Somador(- -i, + +j) Resposta Selecion ada: Resposta Correta: O passo recursivo da função de recorrência associada é T(i, j) = T(i -1, j + 1) para i > 0. O passo recursivo da função de recorrência associada é T(i, j) = T(i -1, j + 1) para i > 0. Comentário da respost a: • Resposta certa. A f u n ç ã o d e r e c o r r ê n c i a d o algoritmo pode ser descrita como: • T( i, j ) = j, se i = 0 • T( i, j ) = T(i - 1, j + 1), se i > 0 • Como o resultado d a s c h a m a d a s recursivas é o próprio resultadofinal do a l g o r i t m o , n ã o existem etapas de • Algoritmos gulosos constituem uma poderosa ferramenta p a r a a s o l u ç ã o d e p r o b l e m a s e m u m t e m p o computacionalmente viável. No entanto, dependendo das características do problema, estratégias gulosas não são capazes de alcançar soluções ótimas. Um exemplo é o problema de devolver um valor (troco) com o uso da menor quantidade de moedas possível. • Algoritmo Troco em Moedas Entrada: Um inteiro n e um conjunto de moedas (c1, c2, …, cr) com c1 > c2 > … > cr. Saída: Conjunto de moedas (d1, d2, …, dr) tal que e k é mínimo 1. C ȼ ∅ 2. para i = 1, …, r faça 3. enquanto n ≥ ci faça 4. C ȼ C ∪ { ci } 5. n ȼ n - ci 6. retorna C • Considerando o algoritmo guloso apresentado para esse problema, analise as afirmativas a seguir. I. A execução do algoritmo com os parâmetros (c1 = 20, c2 = 15, c3 = 7, c4 = 1) e n = 22 produz uma solução ótima. II. Para n = 48 e (c1 = 25, c2 = 10, c3 = 5, c4 = 1), nenhuma moeda c3 comporá a solução final. III. A complexidade O(n) do algoritmo constitui o melhor desempenho conseguido para esse tipo de problema. IV. O algoritmo sempre obtém a solução ótima para o conjunto de moeda (c1 = 25, c2 = 10, c3 = 5, c4 = 1). Está correto o que se afirma em: Algoritmo Troco em Moedas Entrada: Um inteiro n e um Resposta Selecionada: Resposta Correta: II e IV. II e IV. Comentário da respost a: • Resposta certa. Para as entradas (c1 = 20, c2 = 15, c3 = 7, c4 = 1 ) e n = 2 2 , o algoritmo não produz a solução ótima, já que ele vai retornar o conjunto C = { c1, c4, c4 } de 3 moedas, enquanto a solução ótima é C = { c2, c3 } de 2 moedas. Para as entradas n = 48 e (c1 = 25, c2 = 10, c3 = 5 , c 4 = 1 ) , a solução produzida pelo algoritmo é C = { c1, c2, c2, c1, c1, c1 } e não contém a moeda c3. Embora o a l g o r i t m o t e n h a complexidade O(n), uma versão dele com desempenho O(1) pode ser obtida com a s s e g u i n t e s operações: • a1 = ⌊n/c1⌋ e nq = n mod c1 • a2 = ⌊nq/c2⌋ e nd = nq mod c2 • a3 = ⌊nd/c3⌋ e nk Um típico problema em que algoritmos gulosos são aplicados é conhecido como agendamento para minimizar o tempo médio de finalização. Várias estratégias têm sido propostas para oferecer uma solução em tempo computacionalmente viável. Suponha um conjunto S = { a1, a2, …, an } de tarefas, em que cada tarefa ai demanda pi unidades de tempo para ser concluída a partir do momento em que é iniciada. As tarefas podem ser executadas apenas uma por vez. Seja ci o tempo de finalização da tarefa ai, isto é, o tempo em que a tarefa ai completa seu processamento. Considerando que o objetivo é minimizar o tempo médio para finalização de todas as tarefas, ou seja, minimizar , analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). I. ( ) Se as tarefas forem ordenadas pela quantidade de unidades de tempo para serem finalizadas (pi), então a complexidade do algoritmo será O(n log n). II. ( ) Um algoritmo guloso que processa as tarefas em ordem crescente de pi obtém a solução ótima para qualquer conjunto de tarefas. III. ( ) Considerando S composto apenas de duas tarefas a1 e a2 com p1 = 3 e p2 = 5, o tempo médio de finalização de S é independente da ordem de execução das tarefas. IV. ( ) Uma solução gulosa, baseada no tempo de processamento de cada tarefa, apresenta uma estrutura local ótima em cada iteração. Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. Resposta Selecionada: V, V, F, V. Resposta Correta: V, V, F, V. Comentário da respost a: R e s p o s t a c e r t a . Considerando S composto apenas de duas tarefas a1 e a2 com p1 = 3 e p2 = 5, temos que, quando a2 é e x e c u t a d a primeiro que a1, o tempo médio para finalização de S é dado por (5 + 8) / 2 = 6.5. Porém, quando a ordem de execução é inversa, temos q u e o t e m p o médio é (3 + 8) / 2 = 5 . 5 . Considerando a ordenação das t a r e f a s p e l a quant idade de u n i d a d e s d e t e m p o p a r a serem finalizadas (pi), o tempo de e x e c u ç ã o d o a lgor i tmo será d o m i n a d o s u p e r i o r m e n t e p o r e s s a operação. Como não é possível definir um valor m á x i m o p a r a t o d o s o s p i 13/06/2021 GRA0559 ANÁLISE DE ALGORITMOS GR0075211 - 202110.ead-14790.01 https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_TEST_PLAYER&COURSE_ID=_67… 1/9 Pergunta 1 Resposta Selecionada: Resposta Correta: Comentário da resposta: Um típico problema em que algoritmos gulosos são aplicados é conhecido comoagendamento para minimizar o tempo médio de finalização. Várias estratégias têm sido propostas para oferecer uma solução em tempo computacionalmente viável. Suponha um conjunto S = { a1, a2, …, an } de tarefas, em que cada tarefa aidemanda pi unidades de tempo para ser concluída a partir do momento em que é iniciada. As tarefas podem ser executadas apenas uma por vez. Seja ci o tempo de finalização da tarefa ai, isto é, o tempo em que a tarefa ai completa seu processamento. Considerando que o objetivo é minimizar o tempo médio para finalização de todas as tarefas, ou seja, minimizar , analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). I. ( ) Se as tarefas forem ordenadas pela quantidade de unidades de tempo para serem finalizadas (pi), então a complexidade do algoritmo será O(n log n). II. ( ) Um algoritmo guloso que processa as tarefas em ordem crescente de piobtém a solução ótima para qualquer conjunto de tarefas. III. ( ) Considerando S composto apenas de duas tarefas a1 e a2 com p1 = 3 e p2 = 5, o tempo médio de finalização de S é independente da ordem de execução das tarefas. IV. ( ) Uma solução gulosa, baseada no tempo de processamento de cada tarefa, apresenta uma estrutura local ótima em cada iteração. Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. V, V, F, V. V, V, F, V. Resposta certa. Considerando S composto apenas de duas tarefas a1 e a2 com p1 = 3 e p2 = 5, temos que, quando a2 é executada primeiro que a1, o tempo médio para finalização de S é dado por (5 + 8) / 2 = 6.5. Porém, quando a ordem de execução é inversa, temos que o tempo médio é (3 + 8) / 2 = 5.5. Considerando a ordenação das tarefas pela quantidade de unidades de tempo para serem finalizadas (pi), o tempo de execução do algoritmo será dominado superiormente por essa operação. Como não é possível definir um valor máximo para todos os pi possíveis, então a ordenação não pode ser feita em tempo linear. Nesse caso, algoritmos como Merge Sort ou Quick Sort podem ser empregados a fim de se alcançar o melhor desempenho na ordenação, ou seja, O(n log n). Pergunta 2 1 em 1 pontos 0 em 1 pontos 13/06/2021 GRA0559 ANÁLISE DE ALGORITMOS GR0075211 - 202110.ead-14790.01 https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_TEST_PLAYER&COURSE_ID=_67… 2/9 Resposta Selecionada: Resposta Correta: Comentário da resposta: h(“x ← 0”) = verdadeiro h(“enquanto verdadeiro faça x ← 1”) = falso Os conceitos de computabilidade de problemas são essenciais para a definição de soluções que possam atender tanto a cenários teóricos como práticos. Em particular, é importante dar atenção à decidibilidade dos problemas, já que ela pode inviabilizar qualquer implementação computacional. Nesse contexto, considere a função h: P → B, em que P é um tipo de dado que representa um programa e B um tipo de dado booleano (verdadeiro ou falso). Quando h é aplicada a um programa que termina, ela retorna verdadeiro; quando aplicada a um programa que não termina, o resultado é falso. Por exemplo: Tendo como base a função h descrita, e considerando os conteúdo estudado, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. I. A função h écomputável. Porque: II. Ela é capaz de retornar uma saída para qualquer instância de problema, em um número finito de passos. A seguir, assinale a alternativa correta. As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. As asserções I e II são proposições falsas. Resposta incorreta. Verifique os conceitos de computabilidade e como eles podem ser empregados para determinar se um programa retorna algum resultado para qualquer instância do problema informado. Pergunta 3 Vários problemas que surgem em contextos práticos demandam análises elaboradas, para que uma solução possa ser proposta. E, muitas vezes, o conceito de computabilidade precisa ser considerado, já que a característica do problema pode impactar na elaboração de uma solução computacional. Nesse contexto, e considerando os conteúdos estudados sobre problemas P e NP, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. I. O problema de analisar centenas de milhares de registros para verificar quais deles totalizam um dado valor pode ser resolvido em tempo polinomial. Porque: II. Um procedimento computacional simples pode ser construído para somar esses registros e responder se o valor contabilizado é igual ao valor informado. A seguir, assinale a alternativa correta: 1 em 1 pontos 13/06/2021 GRA0559 ANÁLISE DE ALGORITMOS GR0075211 - 202110.ead-14790.01 https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_TEST_PLAYER&COURSE_ID=_67… 3/9 Resposta Selecionada: Resposta Correta: Comentário da resposta: A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira. A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira. Resposta certa. A respeito da complexidade do problema, é preciso identificar que se trata de procurar, dentro de um conjunto de números (registros), quais subconjuntos somam certo valor (o valor informado). Dentro da teoria da computabilidade, esse problema é conhecido como o problema da soma de subconjunto, e ele pertence à classe dos problemas NP. Logo, não se conhece ainda um algoritmo capaz de resolver esse problema em um tempo polinomial. Logo, a primeira asserção é falsa. Porém, outra característica dos problemas NP é que eles podem ser verificados em tempo polinomial. Por isso, é possível implementar um procedimento computacional simples para somar esses registros e responder se o valor contabilizado é igual ao valor suspeito. Logo, a segunda asserção é verdadeira. Pergunta 4 Resposta Selecionada: Resposta Correta: Comentário da resposta: Os problemas que precisam ser resolvidos computacionalmente podem ser classificados de acordo com a sua computabilidade. Essa classificação é importante, considerando que ela tem efeito direto sobre a viabilidade de construção de um algoritmo útil em cenários práticos. Considerando essas informações e os conteúdos estudados, assinale a alternativa correta a respeito dessa classificação de problemas. Para todo problema cuja solução possa ser testada em tempo polinomial, existe um algoritmo polinomial que o resolve. A descoberta de um algoritmo polinomial para um problema NP- completo pode tornar a igualdade P = NP verdadeira. Resposta incorreta. Verifique as definições de classes de computabilidade e como os problemas são classificados de acordo com suas características computacionais. 0 em 1 pontos 13/06/2021 GRA0559 ANÁLISE DE ALGORITMOS GR0075211 - 202110.ead-14790.01 https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_TEST_PLAYER&COURSE_ID=_67… 4/9 Pergunta 5 Resposta Selecionada: Resposta Correta: Comentário da resposta: A construção de estratégias gulosas para a solução de problemas é uma abordagem muito comum, porque, em geral, várias opções podem ser implementadas. Porém, nem sempre a melhor solução é possível de ser obtida com essa abordagem. Um exemplo é o problema conhecido como problema da mochila 0-1. Uma mochila que suporta, no máximo, um peso P, deve ser carregada com os itens mais valiosos dentre n disponíveis, de modo a alcançar o maior valor total. Cada item i tem um peso pi e um valor vi associado. Considerando a instância do problema da mochila 0-1, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). I. ( ) A solução ótima inclui os itens 2 e 3. II. ( ) Organizando os itens por ordem crescente de peso e selecionando cada item nessa ordem, somos conduzidos a uma solução sub-ótima. III. ( ) A estratégia gulosa de selecionar os itens com maior razão vi/pi conduz à solução ótima. IV. ( ) Qualquer solução contendo o item com maior valor por peso é sub-ótima. Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. F, V, F, V. V, V, F, V. Resposta incorreta. Analise as opções possíveis para o carregamento da mochila e verifique qual é a solução ótima. Compare essa solução com as estratégias apresentadas. Pergunta 6 Uma estratégia muito utilizada no desenvolvimento de algoritmos recursivos é aplicar a técnica de divisão e conquista. Nesse caso, o problema original é dividido em problemas menores, os quais são solucionados e, posteriormente, combinados para formar a solução do problema inicial. Um exemplo é o 0 em 1 pontos 1 em 1 pontos 13/06/2021 GRA0559 ANÁLISE DE ALGORITMOS GR0075211 - 202110.ead-14790.01 https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_TEST_PLAYER&COURSE_ID=_67… 5/9 Resposta Selecionada: Resposta Correta: Comentário da resposta: problema de multiplicação de matrizes quadradas (mesmo número de linhas e colunas), cujo algoritmo iterativo é apresentado a seguir: Algoritmo MultiplicaMatrizQuadrada Entrada: Duas matrizes A e B quadradas de tamanho n Saída: Matriz C = A × B 1. Defina uma matriz C quadrada de tamanho n 2. para i ← 1 até n faça 3. para j ← 1 até n faça 4. cij ← 0 5. para k ← 1 até n faça 6. cij ← cij + aik × bkj 7. retorna C Suponha, então, uma versão recursiva desse algoritmo, chamadaMultiplicaRecursivo, pode ser obtida por meio da divisão das matrizes A, B e C em 4 matrizes de tamanho n/2 (assuma que n é potência exata de 2), conforme imagem a seguir: Considerando essas informações e os conteúdos estudados, analise as seguintes afirmativas. I. O algoritmo MultiplicaRecursivo terá desempenho superior que a versão iterativa apresentada. II. O caso base do algoritmo será se n = 1, então retorna c11 = a11 × b11. III. Serão necessárias 8 chamadas recursivas ao algoritmo MultiplicaRecursivo, para a construção de todas as submatrizes Cij. IV. A etapa de divisão das matrizes A, B e C em submatrizes pode impactar no desempenho geral do algoritmo. Está correto apenas o que se afirma em: II e III. II e III. Resposta certa. Considerando a estratégia de divisão das matrizes originais em 4 submatrizes, o algoritmo recursivo pode ser descrito como a seguir: Algoritmo MultiplicaRecursivo Entrada: Duas matrizes A e B quadradas de tamanho n Saída: Matriz C = A × B 01. Defina uma matriz C quadrada de tamanho n 02. se n = 1 então 03. retorna c11 = a11 × b11 04. se não 05. Particionar as matrizes A, B e C em 4 submatrizes 13/06/2021 GRA0559 ANÁLISE DE ALGORITMOS GR0075211 - 202110.ead-14790.01 https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_TEST_PLAYER&COURSE_ID=_67… 6/9 T(1) = Θ(1), se n = 1 T(n) = 8T(n/2) + Θ(n2), se n > 1 06. C11 = MultiplicaRecursivo(A11, B11) + MultiplicaRecursivo(A12, B21) 07. C12 = MultiplicaRecursivo(A11, B12) + MultiplicaRecursivo(A12, B22) 08. C21 = MultiplicaRecursivo(A21, B11) + MultiplicaRecursivo(A22, B21) 09. C22 = MultiplicaRecursivo(A21, B12) + MultiplicaRecursivo(A22, B22) 10. retorna C Como cada uma das submatrizes tem n2/4 entradas, cada uma das 4 adições de submatrizes demanda um tempo Θ(n2). Logo, a equaçãode recorrência que descreve o algoritmo é dada por: Pela aplicação do teorema mestre, a solução fechada da recorrência é T(n) = Θ(n3), ou seja, não há diferença de desempenho entre ambas versões do algoritmo. Além disso, como a etapa de divisão das matrizes é Θ(n2), no pior caso, ela não tem impacto sobre a complexidade geral do algoritmo. Pergunta 7 A ordenação de dados em memória é uma das operações mais comuns executadas por algoritmos computacionais. Embora existam diferentes estratégias para esse tipo de operação, poucas delas conseguem alcançar um tempo computacional linear. Algoritmo Ordenação Linear Simplificada Entrada: Um vetor A de n inteiros cujos valores são 1 ou 2. Saída: Vetor A com os valores ordenados de forma não-decrescente 1. Defina k ← 0 2. para i ← 1 até n faça 3. se A[ i ] = 1, então k ← k + 1 4. para i ← 1 até k faça 5. A[ i ] ← 1 6. para i ← k + 1 até n faça 7. A[ i ] ← 2 8. retorna A Nesse contexto, considerando o algoritmo apresentado, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). I. ( ) Para um vetor A contendo m posições com valor 1 e n posições com valor 2, o algoritmo realiza m + n operações de atribuições ao vetor A. II. ( ) O algoritmo é estável. III. ( ) Para qualquer sequência de valores aceitos pelo algoritmo, as primeiras posições do vetor A serão ocupadas pelo valor 2. IV. ( ) O maior valor possível para k é n. 1 em 1 pontos 13/06/2021 GRA0559 ANÁLISE DE ALGORITMOS GR0075211 - 202110.ead-14790.01 https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_TEST_PLAYER&COURSE_ID=_67… 7/9 Resposta Selecionada: Resposta Correta: Comentário da resposta: Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: V, V, F, V. V, V, F, V. Resposta certa. Para uma entrada composta de m valores 1 e n valores 2, o primeiro laço do algoritmo vai finalizar com o valor de k = m e, portanto, o segundo laço vai realizar m atribuições ao vetor A. O último laço realiza tantas atribuições ao vetor A quanto o número de valores 2 presentes na entrada, ou seja, n atribuições. Portanto, serão realizadas m + n atribuições a A. Como os elementos com mesmo valor não têm sua ordem alterada no vetor de saída, o algoritmo é dito estável. O segundo laço do algoritmo é responsável pela atribuição das primeiras posições do vetor com valor 1. Finalmente, como o valor k é incrementado para cada valor 1 encontrado no vetor, o seu maior valor possível acontece quando a entrada é composta de apenas valores 1. Neste caso, k = n. Pergunta 8 Algoritmos gulosos constituem uma poderosa ferramenta para a solução de problemas em um tempo computacionalmente viável. No entanto, dependendo das características do problema, estratégias gulosas não são capazes de alcançar soluções ótimas. Um exemplo é o problema de devolver um valor (troco) com o uso da menor quantidade de moedas possível. Algoritmo Troco em Moedas Entrada: Um inteiro n e um conjunto de moedas (c1, c2, …, cr) com c1 > c2 > … > cr. Saída: Conjunto de moedas (d1, d2, …, dr) tal que e k é mínimo 1. C ← ∅ 2. para i = 1, …, r faça 3. enquanto n ≥ ci faça 4. C ← C ∪ { ci } 5. n ← n - ci 6. retorna C Considerando o algoritmo guloso apresentado para esse problema, analise as afirmativas a seguir. I. A execução do algoritmo com os parâmetros (c1 = 20, c2 = 15, c3 = 7, c4 = 1) e n = 22 produz uma solução ótima. II. Para n = 48 e (c1 = 25, c2 = 10, c3 = 5, c4 = 1), nenhuma moeda c3 comporá a solução final. III. A complexidade O(n) do algoritmo constitui o melhor desempenho conseguido para esse tipo de problema. IV. O algoritmo sempre obtém a solução ótima para o conjunto de moeda (c1 = 25, c2 = 10, c3 = 5, c4 = 1). 0 em 1 pontos 13/06/2021 GRA0559 ANÁLISE DE ALGORITMOS GR0075211 - 202110.ead-14790.01 https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_TEST_PLAYER&COURSE_ID=_67… 8/9 Resposta Selecionada: Resposta Correta: Comentário da resposta: Está correto o que se afirma em: III e IV. II e IV. Resposta incorreta. Analise o funcionamento do algoritmo para as diferentes entradas e tente observar o padrão de formação das soluções ótimas. Pergunta 9 Resposta Selecionada: Resposta Correta: Comentário da resposta: O algoritmo counting sort constitui uma alternativa eficiente para a ordenação de dados em memória, já que ele demanda um tempo computacional da ordem de Θ(n). No entanto, ele faz maior uso do espaço em memória, por precisar que vetores auxiliares sejam criados durante sua execução. Considerando a execução do algoritmo sobre um vetor A = {4, 1, 5, 0, 1, 6, 5, 1, 5, 3}, em que todos os valores são menores que k = 7, analise as afirmativas a seguir. I. Após o primeiro laço que inicializa cada posição do vetor auxiliar C com zero, o segundo laço finaliza com o vetor C = { 1, 3, 0, 1, 1, 3, 1 }. II. Ao término do terceiro laço, o vetor auxiliar C definido no corpo do algoritmo terá os seguintes valores armazenados {0, 3, 3, 4, 5, 8, 9}. III. A primeira iteração do último laço do algoritmo faz com que o valor 3 seja atribuído à posição 4 do vetor A. IV. A posição 4 corresponde à última posição do vetor A a ser preenchida pelo laço final do algoritmo. Está correto apenas o que se afirma em: I, II e III. I, II e III. Resposta certa. O segundo laço do algoritmo é responsável por contabilizar a frequência de cada valor do vetor A. Então, como existem: 1 ocorrência de 0; 3 ocorrências de 1; 0 ocorrências de 2; 1 ocorrência de 3; 1 ocorrência de 4; 3 ocorrências de 5 e 1 ocorrência de 6, o vetor C terá os seguintes valores, ao término do segundo laço {1, 3, 0, 1, 1, 3, 1}. O terceiro laço realiza uma soma acumulada de cada posição. Porém, como o primeiro índice do vetor é 0, as somas devem ser decrementadas de 1. Neste caso, ao término desse laço, o valor de C será {0, 3, 3, 4, 5, 8, 9}. A primeira iteração do último laço posiciona o elemento 3 na quarta posição de A, já que C[ 3 ] = 4. O último valor a ser posicionado no vetor A é o elemento 4. Mas como C[ 4 ] = 5, ele é alocado na posição 5 do vetor. 1 em 1 pontos 13/06/2021 GRA0559 ANÁLISE DE ALGORITMOS GR0075211 - 202110.ead-14790.01 https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_TEST_PLAYER&COURSE_ID=_67… 9/9 Pergunta 10 Resposta Selecionada: Resposta Correta: Comentário da resposta: x · y = 0, se x = 0 x · y = ⌊x/2⌋ · (y + y), se x é par x · y = ⌊x/2⌋ · (y + y) + y, se x é ímpar O conceito de recursão é antigo e já era explorado muito antes do desenvolvimento da computação. No entanto, até hoje, vários problemas são modelados com funções de recorrência e estas dão subsídio ao desenvolvimento de várias soluções computacionais. Uma das recorrências antigas, usadas pela civilização egípcia, é conhecida como multiplicação por duplicação. A equação de recorrência que a define é descrita a seguir: Considerando essa equação de recorrência, assinale a alternativa que indica o algoritmo recursivo que implementa corretamente a multiplicação por duplicação. O algoritmo Multiplicador recebe como entrada dois inteiros x e y a serem multiplicados, e retorna o valor de x · y. Algoritmo Multiplicador 1. se x = 0, então 2. retorna 0 3. se não 4. x’ ← ⌊x/2⌋ 5. y’ ← y + y 6. prod ← Multiplicador (x’, y’) 7. retorna prod Algoritmo Multiplicador 1. se x = 0, então 2. retorna 0 3. se não 4. x’ ← ⌊x/2⌋ 5. y’ ← y + y 6. prod ← Multiplicador (x’, y’) 7. se x é ímpar, então 8. prod ← prod + y 9. retorna prod Resposta incorreta. Construa o algoritmo primeiramente com foco no seu funcionamento geral. De maneira incremental, vá detalhando o que acontece em cada passo recursivo. 0 em 1 pontos Pergunta 1 Resposta Selecionada: Resposta Correta: Comentário da resposta: Um típico problema em que algoritmos gulosos são aplicados éconhecido comoagendamento para minimizar o tempo médio de finalização. Várias estratégias têm sido propostas para oferecer uma solução em tempo computacionalmente viável. Suponha um conjunto S = { a1, a2, …, an } de tarefas, em que cada tarefa aidemanda pi unidades de tempo para ser concluída a partir do momento em que é iniciada. As tarefas podem ser executadas apenas uma por vez. Seja ci o tempo de finalização da tarefa ai, isto é, o tempo em que a tarefa ai completa seu processamento. Considerando que o objetivo é minimizar o tempo médio para finalização de todas as tarefas, ou seja, minimizar , analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). I. ( ) Se as tarefas forem ordenadas pela quantidade de unidades de tempo para serem finalizadas (pi), então a complexidade do algoritmo será O(n log n). II. ( ) Um algoritmo guloso que processa as tarefas em ordem crescente de piobtém a solução ótima para qualquer conjunto de tarefas. III. ( ) Considerando S composto apenas de duas tarefas a1 e a2 com p1 = 3 e p2 = 5, o tempo médio de finalização de S é independente da ordem de execução das tarefas. IV. ( ) Uma solução gulosa, baseada no tempo de processamento de cada tarefa, apresenta uma estrutura local ótima em cada iteração. Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. V, V, F, V. V, V, F, V. Resposta certa. Considerando S composto apenas de duas tarefas a1 e a2 com p1 = 3 e p2 = 5, temos que, quando a2 é executada primeiro que a1, o tempo médio para finalização de S é dado por (5 + 8) / 2 = 6.5. Porém, quando a ordem de execução é inversa, temos que o tempo médio é (3 + 8) / 2 = 5.5. Considerando a ordenação das tarefas pela quantidade de unidades de tempo para serem finalizadas (pi), o tempo de execução do algoritmo será dominado superiormente por essa operação. Como não é possível definir um valor máximo para todos os pi possíveis, então a ordenação não pode ser feita em tempo linear. Nesse caso, algoritmos como Merge Sort ou Quick Sort podem ser empregados a fim de se alcançar o melhor desempenho na ordenação, ou seja, O(n log n). Pergunta 2 1 em 1 pontos 1 em 1 pontos Resposta Selecionada: Resposta Correta: Comentário da resposta: O algoritmo counting sort tem larga aplicabilidade pelo seu desempenho linear na ordenação de dados em memória. No entanto, o maior consumo de espaço em memória pode restringir seu uso em determinados cenários. Outra característica é sua estabilidade quanto ao posicionamento de elementos com o mesmo valor. Considerando que um vetor A de n posições é passado como parâmetro para o algoritmo counting sort e que dois elementos nas posições i e j têm o mesmo valor k (A[ i ] = A[ j ] = k), assinale a alternativa correta quanto ao funcionamento do algoritmo. Assuma que um vetor B é retornado pelo algoritmo. O algoritmo é estável, porque a posição C[ k ] do vetor auxiliar C é decrementada após a alocação de k em B, e não é mais incrementada. O algoritmo é estável, porque a posição C[ k ] do vetor auxiliar C é decrementada após a alocação de k em B, e não é mais incrementada. Resposta certa. Suponha que as posições i e j com i <j contenham algum elemento k. Considere o último laço do algoritmo counting sort, responsável pela construção do vetor B de saída. Como j > i, o laço examina A[ j ] antes de examinar A[ i ]. Ao fazer isso, o algoritmo coloca corretamente A[ j ] na posição m = C [ k ] de B. Como C[ k ] é decrementado na linha 10 e nunca mais é incrementado, temos a garantia de que quando o laço for examinar A[ i ], teremos C[ k ] < m. Portanto, A[ i ] será colocado em uma posição anterior no vetor de saída B, provando a estabilidade do algoritmo. Pergunta 3 h(“x ← 0”) = verdadeiro h(“enquanto verdadeiro faça x ← 1”) = falso Os conceitos de computabilidade de problemas são essenciais para a definição de soluções que possam atender tanto a cenários teóricos como práticos. Em particular, é importante dar atenção à decidibilidade dos problemas, já que ela pode inviabilizar qualquer implementação computacional. Nesse contexto, considere a função h: P → B, em que P é um tipo de dado que representa um programa e B um tipo de dado booleano (verdadeiro ou falso). Quando h é aplicada a um programa que termina, ela retorna verdadeiro; quando aplicada a um programa que não termina, o resultado é falso. Por exemplo: Tendo como base a função h descrita, e considerando os conteúdo estudado, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. I. A função h é computável. 1 em 1 pontos Resposta Selecionada: Resposta Correta: Comentário da resposta: Porque: II. Ela é capaz de retornar uma saída para qualquer instância de problema, em um número finito de passos. A seguir, assinale a alternativa correta. As asserções I e II são proposições falsas. As asserções I e II são proposições falsas. H(“x ← 0”) = verdadeiro H(“enquanto verdadeiro faça x ← 1”) = falso. Resposta certa. Se for assumido que h é computável, então um programa H que computa a função h pode ser escrito de modo que: Nesse caso, é possível definir um programa D como segue D = “se H(D) então, enquanto verdadeiro, faça x ← 1 se não x ← 0”. Então, como o programa H aceita qualquer entrada, é possível para ele uma instância de si próprio, tendo o programa D como parâmetro, ou seja, H(H(D)). Logo, se H(D) é verdadeiro, então D representa um programa que é equivalente a “enquanto verdadeirofaça x ← 1”, cuja execução não termina e, portanto, H(D) é falso. Por outro lado, se H(D) é falso, então D representa um programa equivalente a “x ← 0”, cuja execução termina e, portanto, H(D) é verdadeiro. Dessa forma, uma inconsistência é obtida. Consequentemente, pode-se afirmar que o programa H não existe, o que, por sua vez, leva à conclusão de que a função h não retorna para qualquer instância e não é computável. Pergunta 4 Conhecer os detalhes de funcionamento dos algoritmos mais tradicionais é importante, para que as ideias implementadas por eles possam ser aproveitadas na solução de problemas correlatos. Esse é o caso das estratégias empregadas na ordenação linear de dados em memória. Considerando esse contexto, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. I. Dado um conjunto de n inteiros no intervalo de 0 a k, é possível construir um algoritmo que aprimore a entrada em um tempo Θ(n + k) e que responda quantos números existem no intervalo [a ... b] em um tempo O(1). Porque: II. O aprimoramento da entrada, ou pré-processamento, pode ser feito com base no algoritmo counting sort e a obtenção da quantidade de números no intervalo informado acontece por meio de uma operação computacional elementar. 1 em 1 pontos Resposta Selecionada: Resposta Correta: Comentário da resposta: As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. Resposta certa. O algoritmo pode começar com os primeiros passos executados pelo counting sort. Nesse caso, os três primeiros laços atuarão no aprimoramento da entrada, o que demandará um custo Θ(n + k), assim como o algoritmo counting sort. Logo, o vetor auxiliar C, utilizado pelo algoritmo, conterá em cada posição C[ i ] o número de elementos menores ou iguais a i no vetor original. Para obter a quantidade de números presentes no intervalo [a ... b], uma operação elementar de subtração C[ b ] - C[ a - 1 ] pode ser executada. Nesse caso, ela demandará um tempo O(1). Pergunta 5 Algoritmos gulosos constituem uma poderosa ferramenta para a solução de problemas em um tempo computacionalmente viável. No entanto, dependendo das características do problema, estratégias gulosas não são capazes de alcançar soluções ótimas. Um exemplo é o problema de devolver um valor (troco) com o uso da menor quantidade de moedas possível. Algoritmo Troco em Moedas Entrada: Um inteiro n e um conjunto de moedas (c1, c2, …, cr) com c1 > c2 > … >
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