Сортировка и поиск Базис. Матрица оператора. Проблема поиска в базисе. Способы сортировки

Содержание

Слайд 2

Базис системы Вопросы поиска и сортировки возникают при численном моделировании квантовых

Базис системы

Вопросы поиска и сортировки возникают при численном моделировании квантовых задач

при формировании базисных функций системы, а также при построении матриц операторов в выбранном базисе
Система из трех ящиков и двух одинаковых шаров. Базис системы:
В системе всего 6 возможных состояний
Слайд 3

Матрица оператора Неразличимые шары: Пусть есть некоторое устройство A, которое перекладывает

Матрица оператора

Неразличимые шары:
Пусть есть некоторое устройство A, которое перекладывает один шар

из третьего ящика во второй:
Матрица, отражающая работу этого устройства:
Слайд 4

Матрица оператора Двукратное действие устройства A описывается квадратом матрицы: Таким образом,

Матрица оператора

Двукратное действие устройства A описывается квадратом матрицы:
Таким образом, введен некоторый

оператор в базисе, и построена матрица, соответствующая этому оператору
В моделях сильной связи действие оператора A эквивалентно квантовому переходу частицы с одного узла пространственной решетки на другой
При моделировании квантовых систем часто приходится формировать матрицы линейных операторов в базисах, состоящих из очень большого количества состояний, поэтому, если процедура поиска нужного состояния в базисе не организована эффективным образом, процесс формирования матриц может занять длительное время
Слайд 5

Упорядоченный базис Процедура поиска нужного состояния будет эффективной и быстрой лишь

Упорядоченный базис

Процедура поиска нужного состояния будет эффективной и быстрой лишь в

том случае, если состояния, входящие в базис, пронумерованы в соответствии с определенной схемой:
Числа, соответствующие состояниям базиса, упорядочены в данном случае по возрастанию, поэтому организовать эффективную процедуру поиска нужного состояния в таком базисе не составит труда. Для этой цели подойдет, например, быстрый и простой в реализации метод деления отрезка пополам
Слайд 6

Сортировка вставками Элементы неупорядоченного массива просматриваются по одному, и каждый следующий

Сортировка вставками

Элементы неупорядоченного массива просматриваются по одному, и каждый следующий элемент

вставляется в подходящее место среди ранее упорядоченных:
Временные затраты при сортировке вставками составляют порядка N2 операций
Этот способ сортировки является неэкономным
Слайд 7

Сортировка выбором Сначала из неупорядоченного массива выбирается наименьший (или наибольший) элемент

Сортировка выбором

Сначала из неупорядоченного массива выбирается наименьший (или наибольший) элемент и

каким-либо образом отделяется от остальных, затем выбирается наименьший (наибольший) элемент из оставшихся и т.д.:
Как и метод вставок, этот способ сортировки требует порядка N2 операций
Слайд 8

Сортировка обменами Два элемента меняются местами, если они расположены не по

Сортировка обменами

Два элемента меняются местами, если они расположены не по порядку,

этот процесс повторяется до тех пор, пока не будут перебраны все возможные пары элементов:
Временные затраты при этом способе сортировки составляют порядка N2/2 операций
Слайд 9

Блок-схема алгоритма сортировки обменами

Блок-схема алгоритма сортировки обменами