Об одной задаче комбинаторной оптимизации Текст научной статьи по специальности «Математика»

= cj ■ w(g(i, j, z)). Следовательно, функция h статистически не зависит от пе-

ije{0,1} ременных в X. ■

Следующее утверждение характеризует условия статистической независимости от переменных в x суммы двух функций в частном случае — когда одна из функций зависит только от X.

Утверждение 3. Пусть x, у — переменные со значениями в (Z2)n и (Z2)m соответственно и функция f (x, у) статистически не зависит от переменных в х. Тогда функция f (х, у) ф g(x), где g — любая функция от n переменных, статистически не зависит от переменных в x, если и только если f уравновешена или g = const.

Доказательство. По условию w(f (a, у)) = w(f)/2n для всех a G {0,1}n; следовательно, w(f (a, у) ф g(a)) не зависит от a, если и только если g = const или w(f )/2n = 2m — w(f)/2n; последнее равенство равносильно уравновешенности f. ■

ЛИТЕРАТУРА

1. Агибалов Г. П., Панкратова И. А. Элементы теории статистических аналогов дискретных функций с применением в криптоанализе итеративных блочных шифров // Прикладная дискретная математика. 2010. №3(9). С. 51-68.

2. Колчева О. Л., Панкратова И. А. О статистической независимости суперпозиции булевых функций // Прикладная дискретная математика. Приложение. 2011. №4. С. 11-12.

УДК 519.712.2

ОБ ОДНОЙ ЗАДАЧЕ КОМБИНАТОРНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ1

А. С. Кузнецова, К. В. Сафонов

Пусть есть п стульев, каждый из которых имеет уникальный порядковый номер г = 1, 2,..., п. Стулья расставлены по окружности. На стулья произвольным образом садятся п человек так, что на каждом стуле оказывается по одному человеку. Каждый человек имеет уникальный порядковый номер ] = 1, 2,... , п. Посадка называется правильной, если у всех стульев порядковые номера совпадают с номерами сидящих на них людей, в противном случае посадка называется неправильной. Будем называть перестановкой перемену мест двух сидящих рядом людей. Требуется вычислить наименьшее число перестановок ^, которые позволят получить правильную посадку из произвольной начальной посадки.

Перестановки (р,д), указанные в условии задачи, порождают симметрическую группу Бп степени п. Запишем данную группу через порождающие элементы и определяющие соотношения. Пусть х1 = (1, 2), х2 = (2, 3), ..., хп-1 = (п — 1, п), хп = (1, п) — порождающие элементы группы £п. Теперь запишем определяющие соотношения К

для 5П-

х2 = е, г =1, 2,..., п,

R

(x^x,)2 = e, если 1 < \j — i\ <n — 1,

(x^xj)3 = e, если \j — i\ = 1 или \j — i\ = n — 1,

Таким образом,

^ X1X2 * * * Xn-2Xn-1Xn-2 * * * x2X1 xn*

Sn = (Xi,X2, * * * ,Xn | R)*

1Работа поддержана грантом РФФИ, проект № 10-01-00509-а.

Построим группу Бп в формате минимальных слов по алгоритму из [1]. В итоге максимальная длина минимальных слов группы Бп является решением задачи.

Ниже в таблице приведены решения для п = 2, 3,..., 12, полученные при помощи компьютерных вычислений.

n 2 з 4 Б б т s 9 10 11 12

d 1 2 4 б 9 12 1б 20 2Б 30 Зб

Аналогичные задачи встречаются на практике, например при проектировании компьютерных вычислительных сетей [2]. Сеть процессоров может быть представлена как неориентированный граф, в котором процессоры являются вершинами, а две вершины графа соединены ребром, если имеется прямое соединение между соответствующими процессорами. С одной стороны, желательно, чтобы между процессорами было как можно меньше соединений, а с другой — обмен данными между процессорами предпочтительно производить с наименьшим числом посредников. Очевидно, эти два критерия противоречат друг другу. На теоретико-групповом языке диаметр графа вычислительной сети равен максимальной длине минимальных слов соответствующей графу группы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кузнецов А. А., Антамошкин А. Н., Шлёпкин А. К. Моделирование периодических групп // Системы управления и информационные технологии. 2008. №2. С. 4-8.

2. Halt D., Eick B., and O’Brien E. Handbook of computational group theory. Boca Raton: Chapman & Hall/CRC Press, 2005.

УДК 519.6

СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА ПРИМИТИВНЫХ НАБОРОВ НАТУРАЛЬНЫХ ЧИСЕЛ

С. Н. Кяжин, В. М. Фомичев

При исследовании перемешивающих свойств композиции преобразований конечного множества возникает задача распознавания примитивности квадратной неотрицательной матрицы M и определения её экспонента [1, 2], то есть наименьшего натурального числа y, при котором M7 > 0.

При изучении указанных свойств матрица M = (mij ) обладает ровно теми же свойствами, что и её носитель, то есть матрица v(M) = (vmij), где

1, если m-ij > 0,

0, если mij = 0.

Вместо матрицы M можно равносильным образом исследовать примитивность и экспонент орграфа Г, матрица смежности вершин которого совпадает с v(M). Заметим, что множество 0,1-матриц порядка n образует полугруппу Gn относительно операции *, где A * B = v(AB).

Критерий примитивности орграфа определяется длинами его простых контуров [1]. Если Ci, ..., Ck — все простые контуры орграфа Г длин /i, ..., Ik соответственно, то орграф Г примитивный, если и только если наибольший общий делитель gcd(/1,... , /k) = 1. Таким образом, один из способов распознавания примитивности