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Introduction to Algorithm Design
Algorithm Analysis
Data Structures
Sorting and Searching
Divide and Conquer
Randomized Algorithms and Hashing
Graph Traversal
Weighted Graph Algorithms
Combinatorial Search and Heuristic Methods
Dynamic Programming
NP-Completeness
Dealing with Hard Problems
How to Design Algorithms
14 A Catalog of Algorithmic Problems 437
15 Data Structures 439
15.1 Dictionaries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440
15.2 Priority Queues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445
15.3 Sux Trees and Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448
15.4 Graph Data Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452
15.5 Set Data Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456
15.6 Kd-Trees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460
16 Numerical Problems 465
16.1 Solving Linear Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467
16.2 Bandwidth Reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470
16.3 Matrix Multiplication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472
16.4 Determinants and Permanents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475
16.5 Constrained/Unconstrained Optimization . . . . . . . . . . . . . 478
16.6 Linear Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482
16.7 Random Number Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486
16.8 Factoring and Primality Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490
16.9 Arbitrary-Precision Arithmetic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493
16.10Knapsack Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497
16.11Discrete Fourier Transform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501
17 Combinatorial Problems 505
17.1 Sorting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506
17.2 Searching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510
17.3 Median and Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514
17.4 Generating Permutations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517
17.5 Generating Subsets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521
17.6 Generating Partitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524
17.7 Generating Graphs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 528
17.8 Calendrical Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532
17.9 Job Scheduling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534
17.10Satisability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537
18 Graph Problems: Polynomial-Time 541
18.1 Connected Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542
18.2 Topological Sorting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 546
18.3 Minimum Spanning Tree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549
18.4 Shortest Path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554
18.5 Transitive Closure and Reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559
18.6 Matching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562
18.7 Eulerian Cycle/Chinese Postman . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565
18.8 Edge and Vertex Connectivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568
16 CONTENTS
18.9 Network Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571
18.10Drawing Graphs Nicely . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574
18.11Drawing Trees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 578
18.12Planarity Detection and Embedding . . . . . . . . . . . . . . . . 581
19 Graph Problems: NP-Har
