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Il y a 5 modules dans ce cours
Nous vous invitons à un voyage fascinant dans la théorie des graphes - un domaine qui allie l'élégance de la peinture et la rigueur des mathématiques ; il est simple, mais non dépourvu de sophistication. La théorie des graphes nous offre à la fois un moyen facile de représenter picturalement de nombreux résultats mathématiques majeurs et un aperçu des théories profondes qui les sous-tendent.
Dans ce cours en ligne, parmi d'autres applications fascinantes, nous verrons comment les systèmes GPS trouvent les itinéraires les plus courts, comment les ingénieurs conçoivent les circuits intégrés, comment les biologistes assemblent les génomes, pourquoi une carte politique peut toujours être colorée en utilisant quelques couleurs. Nous étudierons la théorie de Ramsey qui prouve que dans un grand système, le désordre complet est impossible !
À la fin du cours, nous mettrons en œuvre un algorithme qui trouve une affectation optimale des élèves aux écoles. Cet algorithme, développé par David Gale et Lloyd S. Shapley, a été reconnu plus tard par l'attribution du prix Nobel d'économie. Comme prérequis, nous supposons seulement des mathématiques de base (par exemple, nous nous attendons à ce que vous sachiez ce qu'est un carré ou comment additionner des fractions), une programmation de base en python (fonctions, boucles, récursion), du bon sens et de la curiosité. Notre public cible est constitué de toutes les personnes qui travaillent ou envisagent de travailler dans le domaine des technologies de l'information, à commencer par les lycéens motivés.
Qu'est-ce qu'un graphique ? Pourquoi en avons-nous besoin ? Cette semaine, nous verrons qu'un graphique est un moyen simple de représenter presque toutes les relations entre des objets. Nous verrons que nous utilisons des applications graphiques tous les jours ! Nous apprendrons ce que sont les graphes, quand et comment les utiliser, comment les dessiner, et nous verrons également les classes de graphes les plus importantes. Nous commencerons par deux puzzles interactifs. Bien qu'ils soient difficiles, ils démontrent très bien la puissance de la théorie des graphes ! Si vous ne trouvez pas ces énigmes faciles, veuillez consulter les vidéos et les documents de lecture qui les suivent.
Inclus
14 vidéos6 lectures5 devoirs1 laboratoire non noté
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14 vidéos•Total 52 minutes
Graphique des compagnies aériennes•1 minute
Transposition du chevalier•2 minutes
Les sept ponts de Königsberg•4 minutes
Qu'est-ce qu'un graphique ?•7 minutes
Exemples de graphiques•2 minutes
Applications graphiques•3 minutes
Degré du sommet•4 minutes
Chemins•5 minutes
Connectivité•3 minutes
Graphes orientés•3 minutes
Graphes pondérés•2 minutes
Chemins, cycles et graphes complets•3 minutes
Arbres•7 minutes
Graphes bipartites•4 minutes
6 lectures•Total 24 minutes
Diapositives•1 minute
Diapositives•1 minute
Diapositives•1 minute
Diapositives•1 minute
Glossaire•10 minutes
Indice pour l'énigme de Guarini•10 minutes
5 devoirs•Total 110 minutes
Casse-tête : Fabriquer un arbre•30 minutes
Casse-tête : Casse-tête de Guarini•30 minutes
Puzzle : Les ponts de Königsberg•30 minutes
Définitions•10 minutes
Types de graphiques•10 minutes
1 laboratoire non noté•Total 15 minutes
Exemple de dessin de graphique•15 minutes
Cycles
Module 2•6 heures à terminer
Détails du module
Nous examinerons les composantes connectées d'un graphe et la manière dont elles peuvent être utilisées pour mettre en œuvre un programme simple permettant de résoudre l'énigme de Guarini et de prouver l'optimalité d'un certain protocole. Nous verrons comment trouver un ordre valide dans une liste de tâches ou un graphe de dépendance de projet. Enfin, nous découvrirons la différence spectaculaire entre les cycles eulériens et les cycles hamiltoniens, apparemment similaires, et nous verrons comment ils sont utilisés dans l'assemblage du génome !
Inclus
12 vidéos4 lectures7 devoirs5 laboratoires non notés
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12 vidéos•Total 89 minutes
Lemme de la poignée de main•7 minutes
Total des diplômes•5 minutes
Composants connectés•7 minutes
Puzzle Guarini : Code•7 minutes
Limite inférieure•6 minutes
La pierre la plus lourde•7 minutes
Graphes acycliques dirigés•10 minutes
Composants fortement connectés•8 minutes
Cycles eulériens•4 minutes
Cycles eulériens : Critères•12 minutes
Cycles hamiltoniens•4 minutes
Assemblage du génome•13 minutes
4 lectures•Total 13 minutes
Diapositives•1 minute
Diapositives•1 minute
Diapositives•1 minute
Glossaire•10 minutes
7 devoirs•Total 150 minutes
Puzzle : Relier les points par segments•30 minutes
Calcul du nombre d'arêtes•10 minutes
Nombre de composants connectés•10 minutes
Nombre de composantes fortement connectées•10 minutes
Cycles eulériens•30 minutes
Casse-tête : Camion chasse-neige•30 minutes
Puzzle : Cycle hamiltonien•30 minutes
5 laboratoires non notés•Total 100 minutes
Composants connectés•5 minutes
Guarini Puzzle Solver•60 minutes
Tri topologique•10 minutes
Composants fortement connectés•10 minutes
Cycles eulériens•15 minutes
Classes de graphes
Module 3•3 heures à terminer
Détails du module
Cette semaine, nous étudierons trois grandes classes de graphes : les arbres, les graphes bipartis et les graphes planaires. Nous définirons les arbres à portée minimale, puis nous développerons un algorithme qui trouve le moyen le moins coûteux de relier des villes arbitraires. Nous étudierons les correspondances dans les graphes bipartites et verrons quand un ensemble d'emplois peut être pourvu par des candidats. Nous apprendrons également ce que sont les graphes planaires et verrons quand les stations de métro peuvent être reliées sans intersection. Restez à l'écoute pour d'autres énigmes interactives !
Inclus
11 vidéos4 lectures6 devoirs2 laboratoires non notés
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Nous nous concentrerons sur les paramètres des graphes et les problèmes qui y sont liés. Tout d'abord, nous définirons la coloration des graphes et nous verrons pourquoi les cartes politiques peuvent être colorées en seulement quatre couleurs. Ensuite, nous verrons comment les cliques et les ensembles indépendants sont liés dans les graphes. En utilisant ces notions, nous prouverons le théorème de Ramsey qui stipule que dans un grand système, le désordre complet est impossible ! Enfin, nous étudierons les couvertures de sommets et apprendrons à trouver le nombre minimum d'ordinateurs qui contrôlent toutes les connexions du réseau.
Inclus
14 vidéos5 lectures9 devoirs1 laboratoire non noté
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14 vidéos•Total 52 minutes
Carte à colorier•4 minutes
Coloriage de graphiques•3 minutes
Limites du nombre chromatique•4 minutes
Applications•3 minutes
Cliques de graphes•4 minutes
Cliques et ensembles indépendants•3 minutes
Liens avec le coloriage•2 minutes
Théorème de Mantel•5 minutes
Graphiques équilibrés•3 minutes
Numéros de Ramsey•2 minutes
Existence de nombres de Ramsey•6 minutes
Système antivirus•2 minutes
Couvertures Vertex•4 minutes
Théorème de König•8 minutes
5 lectures•Total 14 minutes
Diapositives•1 minute
Diapositives•1 minute
Diapositives•1 minute
Diapositives•1 minute
Glossaire•10 minutes
9 devoirs•Total 190 minutes
Nombre maximal d'arêtes dans un graphe sans triangle•30 minutes
Casse-tête : Coloriage de cartes•30 minutes
Coloriage de graphiques•10 minutes
Casse-tête : Cliques de graphes•30 minutes
Cliques et ensembles indépendants•10 minutes
Enigme : Graphiques équilibrés•30 minutes
Numéros de Ramsey•10 minutes
Casse-tête : Système antivirus•30 minutes
Couvertures Vertex•10 minutes
1 laboratoire non noté•Total 10 minutes
Clique maximale•10 minutes
Flux et correspondances
Module 5•4 heures à terminer
Détails du module
Cette semaine, nous allons développer un algorithme qui détermine la quantité maximale d'eau qui peut être acheminée dans un réseau d'approvisionnement en eau donné. Cet algorithme est également utilisé dans la pratique pour l'optimisation du trafic routier et la planification des vols des compagnies aériennes. Nous verrons comment les flux dans les réseaux sont liés aux correspondances dans les graphes bipartis. Nous développerons ensuite un algorithme qui trouve des correspondances stables dans les graphes bipartis. Cet algorithme résout le problème de l'appariement des étudiants avec les écoles, des médecins avec les hôpitaux et des donneurs d'organes avec les patients. À la fin de cette semaine, nous mettrons en œuvre un algorithme qui a remporté le prix Nobel d'économie !
Inclus
13 vidéos6 lectures4 devoirs
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13 vidéos•Total 99 minutes
Un exemple•7 minutes
Le cadre•8 minutes
Ford et Fulkerson : Preuve•12 minutes
Théorème de Hall•10 minutes
Quoi d'autre ?•9 minutes
Pourquoi des appariements stables ?•6 minutes
Les mathématiques et la vie réelle•5 minutes
Exemples de base•7 minutes
À la recherche d'un jumelage stable•6 minutes
Algorithme de Gale-Shapley•7 minutes
Preuve de correction•6 minutes
Pourquoi l'algorithme est injuste•8 minutes
Pourquoi l'algorithme est très injuste•9 minutes
6 lectures•Total 34 minutes
Diapositives•1 minute
Diapositives•1 minute
L'algorithme et ses propriétés (exposé alternatif)•10 minutes
Algorithme de Gale-Shapley•2 minutes
Description du projet•10 minutes
Glossaire•10 minutes
4 devoirs•Total 120 minutes
Graphes bipartites à degré constant•30 minutes
Algorithme•60 minutes
Choisissez avec soin une voie de renforcement•20 minutes
Cas de base•10 minutes
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Évaluations de l’enseignant
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L'université de San Diego est un centre universitaire et un moteur économique, reconnu comme l'une des 10 meilleures universités publiques par U.S. News and World Report. L'innovation est au cœur de ce que nous sommes et de ce que nous faisons. Ici, les étudiants apprennent que le savoir ne s'acquiert pas seulement en classe - la vie est leur laboratoire.
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Chaitanya A.
’Apprendre, ce n'est pas seulement s'améliorer dans son travail : c'est bien plus que cela. Coursera me permet d'apprendre sans limites.’
Avis des étudiants
4.5
1 070 avis
5 stars
66,91 %
4 stars
23,17 %
3 stars
6,44 %
2 stars
2,14 %
1 star
1,30 %
Affichage de 3 sur 1070
T
TK
5·
Révisé le 22 mai 2020
I got my new field of interest after going through this course. There were many WOW moments in this course. Problems were closely related to real world.
K
KG
5·
Révisé le 8 avr. 2019
It was really good experiencing the different way of learning everything explained so properly all doubt are clear and the quiz and puzzle really helpfull
M
MI
5·
Révisé le 11 oct. 2020
Great, informative courses. I liked that they are NOT focusing much on Python. I am more confident now with Graphs and its application
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