粗糙集理论与方法
张文修的一本比较经典的粗糙集理论的教材，感兴趣的可以参考下00140230西安交通大学数学研究生教学丛书粗糙集理论与方法张文修吴伟志梁吉业李德玉编著2001内容简介本书系统地介绍了粗糙集理论的基本内容与方法,力图概括回内外最新成果主要内容有粗糙集的基本概念,粗糙计算方法,粗糙集的代数性质与粗糙逻辑,粗幡集的各种推广模型,粗糙集与其他处理不确定或不精确问邀理论的联系以不完备信息系统下的粗糙集方法本书可作为计算机科学应用数学、自动控制、信息科学和管理工程等专业的高年级学生及研究生的教材,也可作为研究粗橢集理论与方法的科技人员的参考书书在版编目CI据粗糙集理论与方法/文修等编著.北京:科学出版社,2001酉安交道大学数学研究生教学丛书)1sBN70307984.租…山.张…Ⅲ.粗糙集Ⅳ.Ol44中图娅本图书馆CIP数据校字(2000第69236号科學当腹越出版北京东监域根北]6号鄙蝙;117斯音刮厂郾刷科学出版社发行各她新华书店经销200H年月第版开本:F5(72×1020年7月第一次印剧印张:1434型数:1-3000字数:25100定价:22.00元(如有印质量间题,我社负资调换〈新欣当今,社会巳经齿入了恻络信息时代,计算机与网络信息技术的飞速发展使得各个领域的数据和信息急剧增加(信息爆炸),并且由于入类的参与使数据与信息系统中的不确定性更加显著(复杂系统)如何从大量的、杂乱无章的、强一扰的数据(海量效据)中挖掘潜在的、有利用价值的信息(有用知识这给人类的智能信息处理能大提出了所未有的挑战.由此产生了人工智能併究的一个崭新领城——数据挖掘(ⅠM和数据库知识发现(KDD在IM和KD诸多方法中,粗糙集理论与方法对于处理复杂系统不失为一种较为有效的方法,因为它与概率方法模糊集方法和证据理论方法等其他处理不确定性问题理论的最显著约区别是它无需提供问题所需处理的数据集合之外的任何先验信息当然,由于该理论未能包含处理不精确或不确定原始数据的机制,所以与其他处理不确定性问题的理论有很强的互补性相糙集理论是波兰数学家 Z Pawiak于1982年提出的一种数据分析理论由于最初关于粗糙集理论的研究主要集中在波兰,因此当时并没有引起国际计算机界和数学界的重视,研究地域仅局限于东欧一些国家.直到1990年前后,由于该理论在数据的决策与分析、模式识别、机器学习与知识发现等方面的成功应用,才逐渐引起了世界各国学者的广泛关注.1991年 Z Pawlak的专著《料糙集—关于数据推理的理论》 Rough: Sets-- -Thearetical/etsof Reasoning about Data)的问世,标志着粗糙集理论及其应用的研究进人丁活跃时期.1992年在波兰召开了关于粗糙集理论的第一屈国际学术会议.1995年A(M(απ munication将粗糙集列为新浮现的计算机科学的研究课题.目前粗糙集理论已成为信息科学最为活跃的研究领域之一,同时,该理论还在医学、化学、材料学地理学管理科学和金融等其他学科得到∫成功的应用本书的目的是介绍粗糙集射基本理论与方法以及这理论的研究发展状况.为了闯读方倜,本书对国内外已发表的文章进行了系统化处理,规范了数学概念与符号,在统一的框架下叙述了粗糙集理论的最新研究成果,同时也包含了作者的某些新成果,期望为从事粗糙集理论研究入员和研究生进人这新领域提供捷径鉴于我们从事该领域的研究工作时间较短,加之身知识的局限性,错误与不妥之处在所难免,热忧欢迎广大同仁批评、指止作者2000年8月录第-章粗糙集理论的基本概念§【.1知识与知识库§【.2不精确范嗨,近似与粗糙集…■■■■■■■■§.3知识约简……§1.4知识的依赖性………………………………………16§1.5知识表达系统17§.6决策表『·「TT·■冒■音T曾■鲁?1音曾■上……………19§1.7区分矩阵与区分函数笫二章粗糙集模型的算法262.1信总系统和决策表TT1T1冒量26§22简单分类27氵2.3支持子集………s24决策属性的支持度………kd■p电■山白山§2.5交的计算……………33s26多个条件的支持度■『■冒■■■卩甲■罩卩『■■■b■■d■b山I凸晶d■■34氵2.7函数依赖…………………35§2.8恒等依赖甲干·!■■■冒■1■dh十■m§2.9重要性和核§2.10属性依颊性T甲“■·T曾冒會會十個ql早4■■■個會3§2.11约简T■■第三章般关系下的粗糙集模型…§3.1二元关系与邻城算子……………41§3.2二元关系与粗糙近似算子…43§3,3近似算子的其地定义形式与比较……………4§34近似算子的表示…自■■■■■■4■郾LI卜郾4■■b▲■■■■■■■·甲聊a■b■着郾山晶d§3.5程度粗榧集模型…■■會會■■‘自自自■聊即聊■b■■当dh_画第四章粗糙集代数的公理化方法…*574.1粗糙集理论的构造性方法…rr…"w…5784.2粗糙集理论的公理化方法§4.3构造性方法与公理化方法的关系…………■·■幽日··■■口■甲■【山■中中…6284.4特殊类型的粗糙集代数第五章粗糙集系统的代数结构·「丬■"■·白幽■日■『■早■卜P画■着■昌白晶画聊甲嵋目录§5.1粗糙集的Se代数§5.2粗糙近似宰间血d幽唱幽日日4:bq1即4日日B:甲44日b·甲日甲4:·甲4§5.3粗集和 Nelson代数…■_L啁↓■■■■■b§5.4粗糙概念的代数刻画■■■■■■■■■■■d口口……………85§5.5半群中的粗理想……,……………■■■■93第六章粗糙逻辑与决策■■■■■■■歌■↓■■罩↓卩■l■■罩d■b■■鄢↓■k↓db■■■■b■kd看■郾■■b矗■司■山山d■b古■■98§6,1基于完备信息系统的粗逻辑986.2决策逻辑与决策………………1"""…!…"……s…100§6.3基于不光备信息系统的模态逻辑………………115第七章变榇度粗糙集模型■【■■冒■■甲卓■■■■山d血血個■备量§7.多燃包含关系…123§72咄精度粗槌集模型中的近似集……………………………………124§73集合钓相对可辨别性…………………………-:126§74B近似的性质…128属性钓近似依赖性129§7.6近似约简…甲甲■■■郾通4阝………",130第八章概率粗糙集模型132§8有限论域上概率测度的基本知识……13§8,2信息熵…L唱■LLa133§8.3概卒粗糙集模型∵……T■■■■■■…135§8.4概率粗糙集模型的其他形式1398.5Rys决策与粗糙近似142路呂.6粗糙隶属函数与概念的联合rr1148§8.7知识的不确定性度量§B8概率粗糧集模翘和确定性粗糙集模型的比较………,155第九章模糊粗糙集模型P■s…1589.1模糊集的基本慨念158§9,2糢糊关系………………441·日·日q甲日■_日面如a甲qrpa4P自……·160§93模糊粗糙集………161§9.4甚于三角模的模糊粗欖集模型…:16889.5基于包含度的粗牲集模型……………■■和冒省●·■口■即甲看看D品J§9.6絛正型模糊粗糙集模型……■;;■■山晶;aq41即■血mm■甲甲唱1酥晶日H甲■182§9.7粗糙集与模糊集的比较■■185第十章基于随机集的粗糙集模型187§0,1随机集容度泛函t87§10.2信任函数与似然函数…d幽··『看■备如▲■p甲甲4即申日■鲁自中■暴即l88§10.3基于随机集的粗糙集模型…T·「·■■『■■■■■■Lpd■b10.4近似算子与可能性测度………"…201第十一章不完备信息系统的粗糙集方法……*………………20811.]不完备信息系统忄·■曾■■■·◆I會■■P■冒■鲁會◆4l■§112近似集2078113决策表,决策规则和知识约简……208A11.4区分函数与约简的计算司甲甲■鲁甲甲■■■p211参考文献十個■■1幽"b■213记号表………………….223第一章粗糙集理论的基本概念粗糙集理论是一·种新的处理模糊和不确定性知识的数学工具,其主要思想就是在保持分类能力不变的前提下,通过知识约简,导出问题的决策或分类规则.目前,粗集理论已被成功地应用于机器学习、决策分析、过程控制、模式识別与数据挖掘等领域.夲章介绍标准粗糙集理论( Pawlak粗糙集模型}的基本概念,作为后面各章节的基础§1.1知识与知识库投U≠是找们感兴趣的对象成的有限集合,称为论域任何子集X匚U称为U中的个概念或范畴.为规范化起见,我们认为空集也是一个概念,U中的任何概念族称关于U的抽象知识,简称知识本书上要是对在U上能形成划分的那些知识感兴趣.一个划分定义为:价=X1,X2,…,Xn1;XCU,X;≠x,X∩X=,对于i≠j,,1,2U上的族划分称为X于U的个知认库( knowledge base设R是U上的一个等价关系,U/R表示R的所有等价类(或者U上的分类构成的集合,x]R表示包含元素∈I的R等价类…个知识库就是个关系系统K=(UR),其中U为非空有限集,称为论域R是U上的一族等价关系若PCR,且P≠分,则∩P(P中所有等价关系的交集)也是一个等价关系,称为P上的不可区分〔 ndis nihility)关系,记为ind(P),且有n(P)REP这样,Und(P)(即等价关系ind(P)的所有等价美)表示与等价关系族P相关的知识,称为K中关于U的P基本知识(P基本集)为单起鬼,我们用U代替Und(P),ind(P)的等价类称为知识P的基本概念或基本范畴特别地,如果Q∈R,则称Q为K中关于U的Q初等知识,Q的等价类为知识R的Q初等概念或Q初等范畴事实上,P基本范畴是拥有知识P的论域的基本特性换句话说它们是知识的堪本模块同样,我们也可定义:当K=(,R)为一个知识库,ind(K)定义为K中第一章粗糙集埋论的基本概怠所有等价关系的族,记作ind(K)“ind(P)≠PR例1.1绘定一玩具积木的集合U={x1,x2,…,xg},并假设这些积木有不同的颜色(红、黄、蓝),形状(方,圆、三角},体积(小,大).因此,这些积木都可以用颜色形状体积这些知识来描述例如一块积木可以是红色、小而圆的,或黄色、人而方的等如果我们根据某属性描述这些积木的情况,就可以按颜色、形状、体积分类按颜色分类:17337蓝了5;6"一黄按形状分类圆方℃34丁·8角按体积分类大I5,2a换言之,我们定义三个等价关系(即属性):颜色R1,形状R2和体积R3,通过这些等价关系,可以得到下而三个等价类UR1=1{x1,x3,xy},{x25;吧U/R2=1x1,xs,x2,x6},x3,x4,x,!},夏/R3={x2,x7,x81,{x1,x3,x4,x,6这些等价类是由知识库K=(U,R1,R2,R3})中的初等概念(初等范畴)构成的基本范畴是初等范畴的交集构成的,例如下列集合3,x7}∩:x3,x4,3+74{∩{x256783y丁4;了它们分别为R1,R2}的基本范畴,即:红色三角形,蓝色方形,黄色三角形下列集合x3,x?C「x3,x4,x5,xs∩2,7x8={72,x1∩x,x;6∩2,x7,x8}={x2},5x69E845778f它们分别为{R12R2,R3的基本范畴,即红色大三角形,蓝色大方形,黄色大
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上海大学数据结构试卷及答案
很好的考试复习资料，内容很多，讲解很细致，而且涉及的也是重点数据结构试卷(一)参考答案选择题2.C3.DC 5. A6,C7.C8,B9.810.B填空题1.(F+!2.0(n),0(n1,4. s->rext=p-7nexl: y>neext=sn, 2e6.m=2了,CBA8.4,1610.n-1、应用题1.链式存储结构略,前序 ABDEL,中序 DBEAC,后序 DEBCA,2.哈夫曼树略,WPL=783.(i8,5,16,19,21,23),(5,16,21,19,18,23)h1012345674.线性探测:链地址法:h2->1人8∧1025322768h4->25->326865.深度:125364,广度:123456,最小生成树T的边集为E={(1,4),(1,3)(3,5,(,如,(.6)}四、算法设计题1.设计判断单链表中结点是否关于中心对称算法typedef struct (int s[100]; int top, y sqstack;int lklistsymmetry(iklist *head)sqstack stack; stack top=-1; Iklist"p;forip=head;pl=O; p=p->next)(stack. op++;stack s[stack top=p->data; 3for(p=head;pl=0;p=p->next)iE (p->data==stack s(stackLop!)stack top=stack top- 1; else return(0);return(1);2.没计链式存储结构上建立一楳二又树的算法。typedef char datatype,typedef struct node (datatype data; struct node *lchild, *rchild; bitreevoid createbitree( bilree*&bt)char ch; scanf("%c, &eif(ch==")(bt=0; return; Jbt=(bitree*)malloc(sizeof(bitree)); bt->data=chreatebitree(bt->lchild); createbitree(bt->rchild);3.设计判断一棵二叉树是否是二义排序树的算法。int minnum=-32768, flag=1typedef struct nodefint key; struct node"Child, *rchild; bitree;yoid inorder ( bitree *bt)if (bt =0)[inorder(bt->child ); if(minnum>bt->key)flag=0; minnum=bt->key, inorder (bt->rchild); h数据结构试卷(二选择题(24分)1.卜面关于线性表的叙述错误的是(D)(A)线性表采用顺序存储必须:用一片连续的存储空间(B)线性表采用链式存儐不必山用一片迕续的存储空闫(C)线性表用链式存便丁插入和删除操作的实现D)线性表釆用顺序存储便亍插入和删除操作的实现设哈大曼树中的叶子结点总数为m,若用二叉链表作为存储结构,则该哈夫曼树中总共有(A界个空指针域,9有叶万为的纸且2(A)2m-1(B)2mC)2m+1妤没顺序循环队列Q0:M1]的头指针和尾指针分别为P和R,头指针F总是指向队头元素的前一位置尾指针R总是指向队尾元的当前位置,则该循环队列中的元素个数为()(A)R-T(B)F-R(C)(R-F+M)%M()(F-R+M)%M√4!设某棵二叉树的中序遍历序列为ABCD,前序遍历序列为CABD,则后序遍历该二叉树得到序列为A(A)BADC(B)BCDA(C CDAB(D) CBDA5.设某完全无向图有n个顶点,则该完全无向图中有(A条边(A)n(n-1)/2(B)n(n-1)(C)n26.设某棵二叉树中有2000个结点,则该二叉树的最小高度为(O)。(C)11D)12设采图中有m个顶点,则该有向图对应的剑趣中有()个表头结点(B)n(D)2n-18.设一组初始记录关键字序列(5,2,6,3,8),以笫一个记录关键字5为基准进行一趟快速排序的结果为(C)。(A)2,3,5;8,6(B)3,2,5,8,6(C)3,2,5:6,8①D)2,3,6,5,8、填空题(24分)1.为了能有效地应用HASH查找技术,必须解决的两个问题是和下面程序段的功能实现数据x进栈,要求在下划线处填上正确的语句typedef struct (int s[ 100]; int top: f sqsiack;void push (sqstack &stack, int x)if( stackop==m-1) printf(“ overflow”)lies9tk二x;“a少+:3.中序遍历二叉排序树所得到的序列是有度序列(填有序或无序铁邀神厅的最间复弟度为1),平均时间复杀度为地D(3设某倮二叉树中度数为0的结点数为N,度数为1的结点数为N,则该二叉树中度数为2的结点数若采用二叉链表作为该二叉树的存储结构,则该二叉树中共有山+41个空指针域6.设某无向各中顶点数和边数分别为n和e,所有顶点的度数之和为d,则e=7.设一缃初始记录关键字序列为(55,63,44,38,75,80,31,56),则利用筛选法建立的初始堆为8.改某无向图G的邻接表为2->1>3又v--1->4->2·从点W开始的深度优先遍历序圳为1,24:切度优先遍历序列为省三、应用题(36分)].设一组初始记录关键字序为(45,80,48,40,22,78),则分别给出第4趟简单选择排序和第4趟直接插入排序后的结果2.设指针变p指向双向链表中结点A,指针变量q指向被插入结点B,要求给出在结点A的后面插入结点B的操作序列(设双向链表中结京的两个指针域分别为11ink和 rlink)a设一组有序的记录关键字序圳为(13,18,24,35,47,50,62,83,90),查找方法用二分查找要求计算出查找关键字62时的比较次数并计算出查找成功时的平均查找长度4设一棵树T中边的集合为联A,B),(A,C,(A,D),(B,E),(C,F,(C,G)},要求用孩子兄弟表示法(二叉链表)表示出该树的存储结构并将该树转化成对应的二叉树5.设有无向图G(如右图所示),要求给出用普里姆算法构造最小生成树所走6过的边的集合。6.设有—组初始记录关键字为(45,80,48,4,2,178,要求构造一楔二(56叉排序树并给出构造过程。四、算法设计题(16分)1.设有一组初始记录关键字序列(K,K2,…,K),要求设计一个算法能够在0(n)的时间复杂度内将线性表划分成两部分,其中左半部分的每个关键字均小于K,右半部分的每个关键字均大于等于K2.设有两个集合A和集合B,要求设计生成集合C=A∩B的算法,其中集合A、B和C用链式存储结构表示数据结构试卷(二)参考答案选择题ltd 2. B5,A7,B8.C二、填空题构造一个好的HASH凼数,确定解决冲突的方法2. stack top+t, stack s[stack top ]=3.有序4.0(n2),0( logan)5.N-1,2N+N6.d/27.(31,38,54,56,75,80,55,638.(1,3,4,2),(14)应用题1.(22,40,45,48,80,78),(40,45,48,80,22,78)2. q>llink=p: g->rlink=p->rlink; p->rlink->link=q; p->rlink=q·3.2,ASL=91*1+2*2+3*4+4*2)=25/94.树的链式存储绪构略,二叉树略E={(1,3),(1,2),(3,5),(5,6),(6,4)}6.略四、算法设计题1.设有组初始记录关键字序列(K1,K2,…,Kn),要求设计一个算法能够在0(n)的时间复杂度内将线性表划分成两部分,其中左半部分的每个关键字均小于K1,右半部分的每个关键字均大于等于KYoid quickpass(int r[, int s, int t)int i=s,j=t, x=r[s]While(inext: p->data=g->data: p->next=g->next: free(q)B)gp->next: g->data=p->data: p->next=g >next free(g):(C)q=p->next: p->next=q->next: free(q)(D)q=p->next: p->data=q->data: free q)4.设有n个待排序的记录关键字,则在堆排序中需要(小个辅助记录单元(A)1(B)n(c)nlogen5.设一组初始关键字记录关键字为(20,15,14,18,21,36,40,10),则以20为基准记录的一趟快速排序结束后的结果为(A)10,15,14,18,20,36,40,21(B)10,15,14,18,20,40,36,2I(C)10,15,14,20,18,40,36,21(D)15,10,14,18,20,36,40,21y/设二叉排序树中有n个结点,则在二叉排序树的平均平均查找长度为)(A)0(1)(B)0(10g2n)((D)O(n2)7.设无向图G中有n个顶点e条边,则其对应的邻接表中的表头结点和表结点的个数分别为(D(B)e,nC)2D)n,28.设某强连通图中有n个顶点,则该强连通图中至少有(C)条边(A)n(n-1)(B)n+1D)n(+19.设有5000个待排序的记录关键字,如果需要用最快的方法选出其中最小的10个记录关键字,则用下列)方法可以达到此目的(A)快速排序(B)堆排序(C)归并排序D)插入排序0下列四种排序中()的空间复杂度最大。(A)插入排序(B)冒泡排序(C)堆排序(D)归并排序二、填空殖(48分,其中最后两小题各6分)数据的物理结构主要包括座不构利和环结堆两种情况设一棵完全:叉树中有500个结点,则该二叉树的深度为4:若用二叉链表作为该完全二叉树的存情结构,则共有55个空指针域3.设输入序列为1、2、3,则经过栈的作用后可以得到种不同的输出序列。4.设有向图G用邻接矩阵An]「m作为存储结构,则该邻接矩阵中第i行上所有元素之和等于顶点i的友,第1列上所有元素之和等于顶点i的入区毕设哈夫曼树中共有n小结点,则该哈夫曼树中有日个度数为1的结点6.没有向图G中有n个顶点e条有向边,所有的顶人度散之和为d则形和d的关系为=e遍历二义排序树中的结点可以得到一个递增的关键字序列(填先序、中序或后序)8.改奁找表中有100个元素,如果川二分法查找方法查找数据元素X,则最多需要比较次就可以断定数据元素K是否在查找表中9.·不论是顺序存储结构的栈还烂链式存储结构的栈:其入饯和出栈榤作的间复柒度均为的10.设有a个结点的完全一义树,如果按照从自上到下、从左到右从1开始顺序编号,则第i个结点的义结点编号为“,右孩子结点的编号为2计11.设一组初始记录关键字为(72,73,71,23,94,16,5),则以记录关键字72为基准的·趟快速排序结果为!2.设有向图G中有向边的集合F=(,,,,key==k)Y七; else if(t->key>k)tt>lchd;lse七飞→YC三、算法设计题(22分设计在单链表中删除值相同的多余结点的算法2.设计-个求结点x在二叉树中的双亲结点算法。数据结构试卷(三)参考答案、选择题B4.A5.A6.B7.D8.C9.B10. D第3小题分析:首先用指针变量q指向结点A的后继结点B,然后将结点B的值复制到结点A中,最后删除结点B第9小题分析;9快速排序、归并排序和插入排序必须等到整个排序结束后才能够求出最小的10个数,而堆排序只需要在初始堆的基础上再进行10次筛选即可,每次筛选的时间复杂度为0(1ogn)。土、填空题1.顺序存储结构、链式存储结构2.9,5013.54.出度,入度6.7.中序8.79.0(1)10.豆/2,2i+111.(5,16,71,23,72,94,73)12.(1,4,3,2)13. j+l, hashtable[i]. key==k14. return(t),t=t-rchild第8小題分析:二分査找的过程可以用一棵二叉树来描述,该二叉树称为二叉判定树。在有序表上进行分查找时的查找长度不超过二叉判定树的高度1+log2n三、算法设计题设计在单链表中删除值相同的多余结点的算法。typedef int datatype;typedef struct node datatype data; struct node *next; lklistvoid delredundant (lklist *&head)Iklist *p,响q,*s;for(p=head; pl=0; p=p->next)tor(q=p>nex s=4;q!=0;if (q->data==p->data)[s->next=q->next; free(q); q=s->next; 1else (s=q, q=q->next; y。2.设计个求结点x在二义树中的双亲结点算法。typedef struct node (datatype data; struct node *Child, *rchild; bitree;bitree*q[20]; int r=0, f=0, flag=0void preorder (bitree * bt, char x)
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