Yandex Data Analysis Schoolの入孊詊隓を解決する方法

倏は入孊詊隓の時期です。 珟圚、Yandex Data Analysis Schoolぞの遞択は完了間近です。すでに詊隓に合栌しおいる人ぞのむンタビュヌが進行䞭です。 ShADは、機械孊習、コンピュヌタヌビゞョン、自然蚀語テキスト分析、および珟代のコンピュヌタヌサむ゚ンスの他の分野を教えおいたす。 2幎間、孊生は倧孊プログラムに含たれない科目を研究したすが、科孊ず産業の䞡方で倧きな需芁がありたす。 モスクワだけでなく、゚カテリンブルク、ミンスク、キ゚フ、ノボシビルスク、サンクトペテルブルクに支郚がありたす。 たた、メヌルで勉匷したり、ビデオ講矩を芋たり、モスクワ孊校の教垫ずやり取りしたりできる通信郚もありたす。











ただし、SHADに参加するには、りェブサむトのフォヌムに蚘入し、入孊詊隓に合栌し、面接を受けるための3぀の段階を経る必芁がありたす。 毎幎、モスクワ州立倧孊、モスクワ物理技術倧孊、ITMO、サンクトペテルブルク州立倧孊、UrFU、NSUの孊郚生、卒業生、倧孊院生がShADに来お、党員がテストに察応しおいるわけではありたせん。 今幎、3,500人からアンケヌトを受け取り、そのうち1,000人が詊隓に合栌し、わずか350人が合栌したした。



自分で詊しお、圌の胜力を理解したい人のために、今幎の入孊詊隓のレビュヌを甚意したした。 私たちがあなたのために遞んだオプションで、それを決めた人の56が管理したした。 この衚では、その䞭の各タスクを解決できた人数を確認できたす。

タスク 1 2 3 4 5 6 7 8
決めた 57 68 40 35 29 12 20 6


しかし、初心者のために、私たちが詊隓でテストするものず、そのコンパむルにどのようにアプロヌチするかを説明したいず思いたす。 ShADが誕生しお最初の数幎間は、筆蚘詊隓は行われたせんでした。アプリケヌションがただ少ないため、オンラむンテストに盎接合栌したすべおの人ず話をするこずができたした。 しかし、その埌、むンタビュヌは長くなりたした。 䞀郚の卒業生は、6時間にわたっおどのように圌らず話したかを思い出し、倚くの困難な課題を提䟛したした。 その埌、より倚くの応募者がいたした-そしお、2012幎に筆蚘詊隓が登堎したした。



モスクワSHADのキュレヌタヌは、バリアントの䜜成に携わっおいたす。その1぀は私です。 ブランチの同僚がタスクの遞択を手䌝いたす。 バリアント内のタスクの数は、この4幎間であたり倉化しおいたせん。最初は7でしたが、昚幎は8になりたした。 各バヌゞョンには、数孊の問題5〜7ずアルゎリズムの問​​題1〜2がありたす。



数孊に関しおは、もちろん、申請者がプログラムの䞻芁なセクションである代数、数孊的分析、組み合わせ論、および確率論を所有しおいるかどうかを確認したす。 しかし、詰め蟌みによっお達成され、テストや詊隓の1週間埌に忘れられるのは、䞍定積分の衚や生埒の分垃関数からのひどい公匏のように、私たちにずっお重芁な知識ではありたせん。 そのため、応募者は筆蚘詊隓にあらゆる玙の資料を持ち蟌むこずができたす。 䜕が起こっおいるのかを理解するこずは、はるかに䟡倀がありたす。たた、異垞な状況で暙準的な事実ず方法を適甚する胜力も重芁です。 たた、蚈算の耇雑さを最小限に抑えたす。 2桁の数字でもたれに乗算する必芁がありたす。 そのため、詊隓では、日垞的で退屈な蚈算の緎習は芋぀かりたせん。たた、倚くのタスクは非暙準的で、おそらくオリンピックのようにも芋えたす。



アルゎリズムに関する郚分では、特定のデヌタ構造怜玢ツリヌ、ハッシュテヌブルなどたたはアルゎリズム高速゜ヌトアルゎリズム、グラフ䞊の最短パスを芋぀けるためのアルゎリズムなどの知識を必芁ずするタスクを回避したす。 さらに、申請者は、プログラミング蚀語で本発明のアルゎリズムの実装を䜜成する必芁はありたせん。 それどころか、私たちはあらゆる面でそれを思いずどたらせたす。 実際、筆蚘詊隓では、私たちが最も興味を持っおいるのはプログラミングスキルではなく、アルゎリズムを明確に説明し、必芁に応じお、䜜業時間ず割り圓おられたメモリ量の制限を満たしおいるこずを読者に玍埗させる胜力です。 ただし、読むこずができる任意の蚀語のコヌドを含む決定も受け入れられたすが、怜蚌が難しく、さらに、正圓性を正圓化する必芁がありたす。



タスク1



シヌケンスの制限a n を芋぀ける

答え
0


解決策
たず、シヌケンスが収束するこずを蚌明したす。 n <0の堎合、 n + 1 <0であるため、䞊に制限されたす。 nずn + 1を比范したす。









a n∈-1; 0 の堎合、䞍等匏a n <a n + 1が成り立぀、぀たりシヌケンスが増加するこずがわかりたす。 ワむ゚ルシュトラスの定理により、限界がありたす。 それを芋぀けるために、再垰関係の制限に枡したす









制限は0、-1、4のいずれかです。0であるこずは容易に理解できたす。




タスク2



偎面10ず偎面20を持぀同䞀の長方圢偎面に隣接する長方圢でタむル匵りされた平面で、半埄4のランダムな円を描きたす。円がちょうど3぀の長方圢ず共通の点を持぀確率を求めたす。



答え






解決策
円の䞭心の䜍眮を远跡したす。 明らかに、考慮事項を1぀の長方圢の内郚に制限できたす。 円が正確に3぀の長方圢ず亀差するためには、次の2぀の条件が満たされおいる必芁がありたす。1長方圢の䞭心から2぀の最も近い蟺たでの距離は4未満でなければなりたせん。 2長方圢の最も近い頂点たでの距離は4より倧きくなければなりたせん。これを知っお、これらの条件を満たす点のセットを描くこずができたす。









したがっお、望たしい確率は









タスク3



DimaずVanyaは亀互に2n×2nマトリックスを埋めたす。 Vaniaの目暙は、結果のマトリックスに1の倀を持たせるこずであり、Dimaの目暙はそれを防ぐこずです。 ディマが最初に歩きたす。 それらのいずれかが勝利戊略を持っおいたすか



答え
適切な戊略があれば、Vanyaが勝ちたす。


解決策
マトリックスA-Eが瞮退しおいる堎合、結果のマトリックスAの固有倀は1になりたす。 Vanyaは、たずえば次のようにしおこれを達成できたす。 Dimaが芁玠a ijを入力した埌、Vanyaはa ik - ÎŽik =-a ij -ÎŽijになるように同じ行に新しい芁玠a ikを曞き蟌みたす。Ύij はクロネッカヌシンボルです。 するず、マトリックスA-Eの各行の数倀の合蚈はれロになりたす。぀たり、マトリックスA-Eは瞮退したす。




タスク4



行列A =a ij の行列匏を芋぀けたす。ここで、

答え
1


解決策
匏を䜿甚したす マトリックスの各行から前のものを匕き、次に各列から前のものを匕きたす。 結果のマトリックスは次のようになりたす。







垰玍法による議論を続けるず、元の行列の行列匏が恒等匏の行列匏ず等しくなるようにしたす。 1。




タスク5



敎数の2぀の配列a [1..n]およびb [1..k]が䞎えられ 、 bのすべおの芁玠が異なりたす。 セットa [i_1]、...、a [i_k]が配列bの芁玠の順列であり、差i_k-i_1が可胜な限り小さいむンデックスセットi_1 <i_2 <... <i_kを芋぀ける必芁がありたす。 時間制限はOnkです ただし、より高速に行うこずができたす 。メモリ制限はOnk です。



解決策
これは、配列aの1回のパスで実行できたす。 配列bの芁玠に出䌚うたびに、その芁玠ずその番号を特別な配列に曞き蟌みたす。 同時に、これらの配列のセグメントIをサポヌトしたす。このセグメントでは、 bのすべおの異なる芁玠を芋぀けるこずができたす。 配列aの次の芁玠がセグメントIの最初の芁玠ず䞀臎する堎合、問題の条件を満たす最短セグメントになるこずは明らかではなく、その巊端をシフトできるこずは明らかです。 次のステップでbのすべおの異なる芁玠が含たれおいるこずを理解した堎合、私は答えの候補になりたす。 この堎合、巊端もシフトしたす。



Onのメモリ芋積もりは明らかです。 耇雑さの掚定倀Onkは次のように正圓化できたす。1回のパスここではn ですべおを行い、各ステップで配列bの芁玠を探す必芁がありたすしたがっおk 。 アルゎリズムを改善できるこずは明らかです。最初にbを゜ヌトしおバむナリ怜玢を䜿甚するず、 On log kが埗られたす 。 完党なハッシュを䜿甚するず、耇雑さOn + kを達成できたす。





タスク6



2222幎に、新しいシステムに埓っおバレヌボヌルトヌナメントが開催されたす。 AがBたたはBに勝぀チヌムに勝った堎合、チヌムAはチヌムB よりも優れおいるず蚀われたす。各チヌムのペアは1回プレヌしたす。 抜遞はバレヌボヌルルヌルによっお陀倖されたす。 チャンピオンは、他のすべおのチヌムを超えたチヌムずしお宣蚀されたす。 aチャンピオンが確実にいるこずを蚌明するbチャンピオンが正確に2人いるこずはできないこずを蚌明する。



解決策
トヌナメントの各チヌムは、勝ったチヌムの数に等しいポむントを受け取るこずに同意したす。 最初に、次の簡単な補題を蚌明したす。



補題。 チヌムEがチヌムKを超えないようにしたす。その埌、KはEより倚くのポむントを獲埗したした。



蚌明。 EがKを超えない堎合、KはチヌムEず、チヌムEに勝ったすべおのチヌムを砎りたした。



EがXを砎った堎合、XはXを砎りたす。したがっお、KはXを砎りたす。EがXを砎ったチヌムFを砎った堎合、Kも勝ったこずに泚意しおください。 F.したがっお、KはXを砎ったFに勝ちたした。぀たり、KはXを䞊回りたす。合蚈、KはEを䞊回ったすべおのチヌム、さらにEをも䞊回りたす。補題が蚌明されたす。



aAを最高ポむントのチヌムずしたす。 Aがチャンピオンであるこずを蚌明したしょう。 そうではないず仮定するず、チヌムBが存圚し、Aはそれを超えおいたせん。 補題により、BはAより倚くのポむントを獲埗したこずがわかりたす。矛盟。



bAずBの2人のチャンピオンを䜜りたしょう。圌らはお互いにプレヌしたした。 たずえば、Aに勝぀ずしたす。Bは他のすべおのチヌム特にAよりも優れおいるため、BはAに勝ったチヌムを勝ち取りたした。



たず、AずBの䞡方を砎ったチヌムがあるずしたしょう。それから、最も倚く埗点したチヌムCず呌びたしょうが3番目のチャンピオンになるこずを瀺すこずができたす。 実際、EをCを超えなかったチヌムずしたす。次に、最初にEはAずBの䞡方を獲埗し、次にEはCよりも倚くのポむントを獲埗したした。矛盟。



今、AずBの䞡方を倒したチヌムが存圚しないずしたす。Aを倒したがBに負けたチヌムをすべお考えおみたしょう。空ではないこずに泚意しおください䞊蚘を参照。 その䞭でも、最も倚くのポむントを獲埗しおください。 次に、補題を䜿甚しお、このチヌムが3番目のチャンピオンであるこずを確認できたす。





タスク7



積分を蚈算する



答え






解決策
Iで必芁な積分を瀺したす。倉数を倉曎したす。











ここから







この積分はすでに盎接取られおいたす。




タスク8



n個のリンクを持぀ポリラむンが平面に描かれたす。 各リンクの長さは1で、隣接するリンク間の指向角は同様にαたたは–αになりたす。 開始点から終了たでの距離の2乗の数孊的期埅倀を芋぀けたす。

答え






解決策
平面に座暙系を導入しお、折れ線の最初のリンクがOx軞に沿っお方向付けられるようにしたす。 αnを、砎線のn + 1番目のリンクず砎線の最初のリンク぀たり、軞Oxの間の指向角ずしたす。 次に、α0 = 0、α n + 1 =αn +Ο n + 1 α 、ここでΟnは確率1/2で倀±1をずる確率倉数です。 ポリラむンのk番目のリンクのOx軞ずOy軞䞊の投圱は、それぞれcosα n-1ずsinα n-1であるこずに泚意しおください。 ポリラむンの始点から終点たでの距離の二乗は







私たちのタスクは、このランダム倉数の数孊的期埅を芋぀けるこずです。 私たちが持っおいたす









sinα0 = 0およびcosΟkα= cosα 奇数コサむンによるずいう事実を䜿甚しお、垰玍法により、 Mcosαk= cos kα 、 Msinαk = 0 。 次に、䜜品の数孊的期埅を芋぀けたす。 m≥kずしたす。 m-kの垰玍法を䜿甚しお、











だから







ここから答えを掚枬するこずは難しくありたせん。



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