fbpx
วิกิพีเดีย

ขั้นตอนวิธีการตรวจสอบการเกิดวงวนของฟลอยด์

ขั้นตอนวิธีการตรวจสอบการเกิดวงวนของฟลอยด์ (อังกฤษ: Floyd's cycle-finding algorithm) หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า ขั้นตอนวิธีเต่าและกระต่าย (อังกฤษ: Tortoise and hare algorithm) เป็นขั้นตอนวิธีที่ง่ายและรวดเร็วที่สุดในการตรวจสอบวงในลำดับรายการของข้อมูล ถูกคิดค้นขึ้น ในปี ค.ศ. 1967 โดย นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์สัญชาติอเมริกัน ชื่อ โรเบิร์ต ฟลอยด์ (Robert W. Floyd) เพื่อใช้เป็นขั้นตอนในการตรวจสอบวงที่เกิดขึ้นภายในลำดับของข้อมูลในโครงสร้างข้อมูลแบบรายการ (list) ขั้นตอนวิธีของฟลอยด์นี้ มีความน่าสนใจตรงที่ เป็นขั้นตอนที่ใช้ตัวชี้ 2 ตัว ในการทำงาน ใช้ขอบเขตเวลาไม่เกิน λ+μ (O (λ+μ)) และ ใช้เนื้อที่บนหน่วยความจำเป็นค่าคงตัว (O (1))

หมายเหตุ : λ คือ ความยาวจากจุดเริ่มต้นของรายการไปถึงจุดแรกของการเกิดวง μ คือ ค่าความยาวของ 1 รอบวง (ขนาดของวง) การตรวจสอบวงวนดังกล่าวได้ถูกนำมาใช้ในการตรวจสอบรายการของข้อมูลเพื่อหาตำแหน่งการเกิดของวงวนไม่สิ้นสุดที่เกิดขึ้นในรายการของข้อมูล หรือ วงวนเครื่องสถานะจำกัด หรือ "ไฟไนต์สเตทแมชชีน" (finite state machine) เพื่อที่จะกำจัดวงวนที่ตรวจพบได้ดังกล่าว

แนวคิดการทำงาน

 
ขั้นตอนวิธีการตรวจสอบการเกิดวงวนของฟลอยด์,ในชุดลำดับ 2, 0, 6, 3, 1, 6, 3, 1, ...

อธิบายแนวคิดการทำงานโดยการเปรียบเทียบพฤติกรรมของตัวชี้ทั้งสองเป็นเต่าและกระต่ายตามลำดับ (Tortoise and hare) ซึ่งตัวชี้ทั้งสองจะทำการวิ่งไปบนรายการของข้อมูล โดยเริ่มจากจุดเริ่มต้นของข้อมูลพร้อมกัน โดยที่ตัวชี้ที่เคลื่อนที่ช้ากว่า เปรียบเสมือนเป็นเต่า จะเคลื่อนที่ไปครั้งละ 1 ก้าว ส่วนตัวชี้อีกตัวหนึ่งซึ่งเคลื่อนที่เร็วกว่าเสมือนกับกระต่าย จะเคลื่อนไปบนรายการของข้อมูลด้วยความเร็วเป็นสองเท่าของเต่า จะตรวจสอบการเกิดวงได้จากการที่ตัวชี้ทั้งสองเคลื่อนที่ไปในรายการของข้อมูลจะมีการพิจารณาจากค่าภายในข้อมูลของตำแหน่งที่ที่ตัวชี้แต่ละตัวชี้อยู่ ถ้าในรายการนั้น มีวงวนแสดงว่ากระต่ายก็มีโอกาสวิ่งวนมาพบกับเต่า (ตรวจสอบได้จาก เมื่อตัวชี้ทั้งสองเคลื่อนที่มาพบกันที่ตำแหน่งเดียวกัน ค่าภายในข้อมูลเท่ากัน แสดงว่ามีวงวนในรายการ) แต่ถ้าหากภายในรายการไม่มีวงวนแล้วนั้นกระต่ายจะวิ่งไปจนถึงปลายทาง (ปลายสุดของรายการ) โดยไม่พบกับเต่าเลยนั่นเอง

ขั้นตอนวิธี

อธิบายใจความสำคัญของขั้นตอนวิธีได้ดังนี้ ในทุกๆ ค่า i >= μ, X (i) = X (i + kλ), โดยที่ k >= 0 หรืออธิบายง่ายๆ คือที่ i = kλ (โดยที่ k มีค่ามากกว่า 0) เมื่อเราพบตำแหน่งที่ X (i) = X (2i) ( หรือ ในทางกลับกันคือ ถ้าเราพบตำแหน่งที่ X (2i) = X (i) ) เราจะพบว่าค่า i ที่น้อยที่สุดจะเป็นตัวคูณของ λ (โดยที่ i มีค่า มากกว่าเท่ากับ μ) ดังนั้นเราต้องทำการตรวจสอบค่าซ้ำกันที่เกิดในกรณีที่กล่าวข้างต้นเพื่อหาจุด v ที่ ค่าใน X (i) = X (2i) เมื่อเราพบจุด v ดังกล่าวแล้ว นั่นคือเราพบว่ามีวงอยู่ในรายการของข้อมูลนั่นเอง

นอกจากนั้นเรายังสามารถย้อนหาระยะจากต้นรายการมาจนถึงจุดแรกที่เกิดวง (λ) ได้โดย การหาจุดที่ X (ν + μ) = X (μ) ทำได้ดังนี้ คือ ให้ตัวชี้เต่ากลับไปเริ่มต้นใหม่ที่ต้นรายการ และตัวชี้ที่แทนกระต่ายอยู่ที่เดิม (เต่าและกระต่ายอยู่ห่างกันเป็นระยะ v) แล้วให้ทั้งสองวิ่งด้วยความเร็วเท่ากันคือ 1 จนกว่าจะพบจุดที่ค่าใน X (ν + μ) = X (μ) เป็นจุดแรกของการเกิดวงนั่นเอง และ เรายังสามารถหาความยาวสั้นสุดของวงได้โดยหาจากจุดที่ X (μ + λ) = X (μ) นั่นเอง สามารถทำได้ดังนี้ เมื่อเราได้ ระยะจากต้นรายการมาจนถึงจุดแรกที่เกิดวง (λ) มาแล้วเริ่มจากจุดแรกที่เกิดวง ให้เราทำการวิ่งโดยใช้ตัวชี้เต่าหยุดอยู่กับที่ และให้ตัวชี้กระต่ายวิ่งไปทีละ 1 แล้วนับจำนวนครั้งการเคลื่อนที่ของตัวชี้กระต่ายจนกว่าจะวนกลับมาพบกับตัวชี้เต่าอีกครั้งหนึ่ง จะได้จำนวนครั้งของการเคลื่อนที่ที่ได้เท่ากับจำนวนระยะสั้นสุดของ 1 รอบวง

รหัสเทียม

เขียนรหัสเทียมได้ดังนี้

 tortoise = head hare = head Forever: if end==hare : return 'No loop' : else : hare = hare.next if end==hare : return 'No loop' : else : hare = hare.next tortoise = tortoise.next if hare==tortoise: return 'Loop found' 

รหัสเทียมภาษาไทย

 ขั้นตอนวิธี การตรวจสอบการเกิดวงวนของฟลอยด์ : เต่าเริ่มที่ตำแหน่งต้นของรายการ กระต่ายเริ่มที่ตำแหน่งต้นของรายการ วนซ้ำ { ถ้า ตำแหน่งกระต่ายเท่ากับตำแหน่งปลายทาง “ไม่พบวงวน” : หรือ : กระต่ายเคลื่อนตำแหน่งถัดไปอีก 1 ช่อง ถ้า ตำแหน่งกระต่ายเท่ากับตำแหน่งปลายทาง “ไม่พบวงวน” : หรือ : กระต่ายเคลื่อนตำแหน่งถัดไปอีก 1 ช่อง เต่าเคลื่อนตำแหน่งถัดไปอีก 1 ช่อง ถ้าตำแหน่งเต่าเท่ากับตำแหน่งกระต่าย “พบวงวน” } 


ประสิทธิภาพการทำงาน

การทำงาน ใช้ขอบเขตเวลาไม่เกิน λ+μ (O (λ+μ)) และ ใช้ เนื้อที่บนหน่วยความจำเป็นค่าคงตัว (O (1))

หมายเหตุ : λ คือ ความยาวจากจุดเริ่มต้นของรายการไปถึงจุดแรกของการเกิดวง , μ คือ ค่าความยาวของ1รอบวง (ขนาดของวง)

ขั้นตอนวิธีที่เกี่ยวข้อง

อ้างอิง

นตอนว, การตรวจสอบการเก, ดวงวนของฟลอยด, บทความน, องการการจ, ดหน, ดหมวดหม, ใส, งก, ภายใน, หร, อเก, บกวาดเน, อหา, ให, ณภาพด, ณสามารถปร, บปร, งแก, ไขบทความน, ได, และนำป, ายออก, จารณาใช, ายข, อความอ, นเพ, อช, ดข, อบกพร, อง, งกฤษ, floyd, cycle, finding, algorithm, ห. bthkhwamnitxngkarkarcdhna cdhmwdhmu islingkphayin hruxekbkwadenuxha ihmikhunphaphdikhun khunsamarthprbprungaekikhbthkhwamniid aelanapayxxk phicarnaichpaykhxkhwamxunephuxchichdkhxbkphrxngkhntxnwithikartrwcsxbkarekidwngwnkhxngflxyd xngkvs Floyd s cycle finding algorithm hruxeriykxikchuxhnungwa khntxnwithietaaelakratay xngkvs Tortoise and hare algorithm epnkhntxnwithithingayaelarwderwthisudinkartrwcsxbwnginladbraykarkhxngkhxmul thukkhidkhnkhun inpi kh s 1967 ody nkwithyasastrkhxmphiwetxrsychatixemrikn chux orebirt flxyd Robert W Floyd ephuxichepnkhntxninkartrwcsxbwngthiekidkhunphayinladbkhxngkhxmulinokhrngsrangkhxmulaebbraykar list khntxnwithikhxngflxydni mikhwamnasnictrngthi epnkhntxnthiichtwchi 2 tw inkarthangan ichkhxbekhtewlaimekin l m O l m aela ichenuxthibnhnwykhwamcaepnkhakhngtw O 1 hmayehtu l khux khwamyawcakcuderimtnkhxngraykaripthungcudaerkkhxngkarekidwng m khux khakhwamyawkhxng 1 rxbwng khnadkhxngwng kartrwcsxbwngwndngklawidthuknamaichinkartrwcsxbraykarkhxngkhxmulephuxhataaehnngkarekidkhxngwngwnimsinsudthiekidkhuninraykarkhxngkhxmul hrux wngwnekhruxngsthanacakd hrux ifintsetthaemchchin finite state machine ephuxthicakacdwngwnthitrwcphbiddngklaw enuxha 1 aenwkhidkarthangan 2 khntxnwithi 3 rhsethiym 4 prasiththiphaphkarthangan 5 khntxnwithithiekiywkhxng 6 xangxingaenwkhidkarthangan aekikh khntxnwithikartrwcsxbkarekidwngwnkhxngflxyd inchudladb 2 0 6 3 1 6 3 1 xthibayaenwkhidkarthanganodykarepriybethiybphvtikrrmkhxngtwchithngsxngepnetaaelakrataytamladb Tortoise and hare sungtwchithngsxngcathakarwingipbnraykarkhxngkhxmul odyerimcakcuderimtnkhxngkhxmulphrxmkn odythitwchithiekhluxnthichakwa epriybesmuxnepneta caekhluxnthiipkhrngla 1 kaw swntwchixiktwhnungsungekhluxnthierwkwaesmuxnkbkratay caekhluxnipbnraykarkhxngkhxmuldwykhwamerwepnsxngethakhxngeta catrwcsxbkarekidwngidcakkarthitwchithngsxngekhluxnthiipinraykarkhxngkhxmulcamikarphicarnacakkhaphayinkhxmulkhxngtaaehnngthithitwchiaetlatwchixyu thainraykarnn miwngwnaesdngwakrataykmioxkaswingwnmaphbkbeta trwcsxbidcak emuxtwchithngsxngekhluxnthimaphbknthitaaehnngediywkn khaphayinkhxmulethakn aesdngwamiwngwninraykar aetthahakphayinraykarimmiwngwnaelwnnkrataycawingipcnthungplaythang playsudkhxngraykar odyimphbkbetaelynnexngkhntxnwithi aekikhxthibayickhwamsakhykhxngkhntxnwithiiddngni inthuk kha i gt m X i X i kl odythi k gt 0 hruxxthibayngay khuxthi i kl odythi k mikhamakkwa 0 emuxeraphbtaaehnngthi X i X 2i hrux inthangklbknkhux thaeraphbtaaehnngthi X 2i X i eracaphbwakha i thinxythisudcaepntwkhunkhxng l odythi i mikha makkwaethakb m dngnneratxngthakartrwcsxbkhasaknthiekidinkrnithiklawkhangtnephuxhacud v thi khain X i X 2i emuxeraphbcud v dngklawaelw nnkhuxeraphbwamiwngxyuinraykarkhxngkhxmulnnexngnxkcaknnerayngsamarthyxnharayacaktnraykarmacnthungcudaerkthiekidwng l idody karhacudthi X n m X m thaiddngni khux ihtwchietaklbiperimtnihmthitnraykar aelatwchithiaethnkratayxyuthiedim etaaelakratayxyuhangknepnraya v aelwihthngsxngwingdwykhwamerwethaknkhux 1 cnkwacaphbcudthikhain X n m X m epncudaerkkhxngkarekidwngnnexng aela erayngsamarthhakhwamyawsnsudkhxngwngidodyhacakcudthi X m l X m nnexng samarththaiddngni emuxeraid rayacaktnraykarmacnthungcudaerkthiekidwng l maaelwerimcakcudaerkthiekidwng iherathakarwingodyichtwchietahyudxyukbthi aelaihtwchikrataywingipthila 1 aelwnbcanwnkhrngkarekhluxnthikhxngtwchikrataycnkwacawnklbmaphbkbtwchietaxikkhrnghnung caidcanwnkhrngkhxngkarekhluxnthithiidethakbcanwnrayasnsudkhxng 1 rxbwngrhsethiym aekikhekhiynrhsethiymiddngni tortoise head hare head Forever if end hare return No loop else hare hare next if end hare return No loop else hare hare next tortoise tortoise next if hare tortoise return Loop found rhsethiymphasaithy khntxnwithi kartrwcsxbkarekidwngwnkhxngflxyd etaerimthitaaehnngtnkhxngraykar kratayerimthitaaehnngtnkhxngraykar wnsa tha taaehnngkratayethakbtaaehnngplaythang imphbwngwn hrux kratayekhluxntaaehnngthdipxik 1 chxng tha taaehnngkratayethakbtaaehnngplaythang imphbwngwn hrux kratayekhluxntaaehnngthdipxik 1 chxng etaekhluxntaaehnngthdipxik 1 chxng thataaehnngetaethakbtaaehnngkratay phbwngwn prasiththiphaphkarthangan aekikhkarthangan ichkhxbekhtewlaimekin l m O l m aela ich enuxthibnhnwykhwamcaepnkhakhngtw O 1 hmayehtu l khux khwamyawcakcuderimtnkhxngraykaripthungcudaerkkhxngkarekidwng m khux khakhwamyawkhxng1rxbwng khnadkhxngwng khntxnwithithiekiywkhxng aekikhkhntxnwithiorhkhxngphxllard khntxnwithikhxngebrnthxangxing aekikhhttp www siafoo net algorithm 10 http www brilliantsheep com floyds cycle finding algorithm implementation in java Archived 2011 10 25 thi ewyaebkaemchchin http c2 com cgi wiki TortoiseAndHare http www geeksforgeeks org archives 112ekhathungcak https th wikipedia org w index php title khntxnwithikartrwcsxbkarekidwngwnkhxngflxyd amp oldid 9617436, wikipedia, วิกิ หนังสือ, หนังสือ, ห้องสมุด,

บทความ

, อ่าน, ดาวน์โหลด, ฟรี, ดาวน์โหลดฟรี, mp3, วิดีโอ, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, รูปภาพ, เพลง, เพลง, หนัง, หนังสือ, เกม, เกม