Divide and Conquer, Sorting and Searching, and Randomized Algorithms 강의 수강 후기

Coursera Standford University Algorithms 분야의 첫 번째 강의인 Divide and Conquer, Sorting and Searching, and Randomized Algorithms의 수강을 완료했다. 수강 기간은 2019년 12월 17일 ~ 2020년 1월 12일.

  1. Divide and Conquer, Sorting and Searching, and Randomized Algorithms
  2. Graph Search, Shortest Paths, and Data Structures
  3. Greedy Algorithms, Minimum Spanning Trees, and Dynamic Programming
  4. Shortest Paths Revisited, NP-Complete Problems and What To Do About Them

Tim Roughgarden 교수님 알고리즘 강의의 좋은점은 특정 패러다임(e.g., Randomized Algorithms)으로 분류되는 알고리즘(e.g., Random Contraction Algorithm)들 중 한 두개를 선택하여 동작 원리와 실행시간 분석을 증명을 포함하여 깊이있게 설명해준다는 점이다.

Divide and Conquer 알고리즘의 경우 알고리즘의 실행시간(~ # of lines of code)을 분석할 때, Recursion Tree 또는 The Master Method를 활용할 수 있는데, 매우 유용한 The Master Method를 처음 접했다는 사실이 의아했다. (학부, 대학원 때 수업을 아무리 대충 들었더라도 기억에 아주 없지는 않을텐데…)

The Master Method

Randomized 알고리즘을 분석하기 위해서는 Probability Theory의 몇 가지 기본 개념(Sample Space, Event, Random Variable, Expectation, Linearity of Expectation, Conditional Probability)들을 이해해야 한다. 이 역시 배운 기억이 없는…

Probability Theory를 활용한 QuickSort 실행시간 분석과정

증명 과정에서 특정 항을 같은 값을 가지는 다른 항으로 대체하거나, 특정 수식을 수학적으로 증명된 수식으로 대체하는 부분이 흥미로웠다.

Randomized Slection 알고리즘의 실행시간 분석과정에서, 재귀호출에 대한 기대값을 동전 던지기에 대한 기대값으로 치환

Karatsuba 알고리즘이나 Strassen 알고리즘처럼 변형된 수식을 도입해 기존 계산 결과를 활용하여 재귀 호출의 수를 줄이는 아이디어도 기억해두면 좋을 것 같다.

Strassen’s Algorithm

Programming Assignment #1~4는 모두 Go언어로 풀었는데 재밌었다. Go언어에 익숙하지 않아서 시간이 오래 걸리기도 하였지만, 그만큼 Go언어 코드 작성 능력을 향상시킬 수 있는 좋은 기회였다. 간단한 알고리즘 코드를 작성할 때도 상위 레벨에서 필요한 인터페이스를 먼저 설계하고, 그 인터페이스를 효율적으로 구현할 수 있는 자료구조를 선택하고, 인터페이스를 구현한 다음 유닛 테스트까지 꼭 작성해야 한다는 교훈을 얻었다. Random Contraction 알고리즘을 구현할 때 그래프 자료구조를 몇 번씩이나 다시 구현하게 된 원인은 그래프에 필요한 모든 인터페이스들을 종합적으로 고려하지 않았기 때문이었다.

매주 풀어야했던 Problem Set #1~4는 어려웠다. 뒤로 갈수록 점점 더 어려워져서 Final Exam 통과할 수 있을까 걱정이 컸는데, 다행히 Final Exam은 쉽게 나와서 한 번에 통과할 수 있었다. 영어가 부족하니 문제를 해석하는 것부터 버거운 경우도 있었고, 수학이 부족하니 수식을 다 세워놓고도 log 계산을 못해서 정확히 답을 도출하지 못하기도 했다. 때로는 자괴감을 느끼기도 했다.

가장 큰 소득은 실력이 부족하다는 것을 알게 된 것. 다음은 Divide and Conquer, Randomized 패러다임의 알고리즘을 설계할 때, 실행시간을 분석할 수 있는 수학적 도구를 얻게 된 것.

두 번째 강의는 구정 연휴 지나 1월 마지막 주에 시작할 예정이다. 그 사이에 수학의 기본기를 다질 수 있는 책을 찾아 보아야겠다.

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