- •Глава 16. Специальные циклы и метрика графов 345
- •Глава 17. Графовые инварианты 404
- •Введение
- •Цели и задачи преподавания дисциплины «дискретная математика»
- •Модуль 1. Основы Теории множеств (2 кредита)
- •Комплексная цель и задачи изучения модуля
- •Глава 1. Исчисление множеств
- •1.1. Понятие множества
- •1.2. Способы задания множеств
- •1.3. Подмножество
- •2. Пустое множество не имеет собственных и истинных подмножеств.
- •3. Одноэлементное множество имеет два подмножества - сaмo себя и , т.Е. Не имеет собственных подмножеств.
- •Множество – это многое, мыслимое как единое.
- •Глава 2. Операции над множествами
- •2.1. Объединение множеств
- •2.2. Пересечение множеств
- •2.3. Разность множеств
- •2.4. Дополнение множества
- •2.5. Тождества алгебры множеств
- •2.6. Доказательства тождеств с множествами
- •Глава 3. Упорядоченные множества
- •3.1. Кортеж (Упорядоченное множество)
- •3.2. Декартово произведение
- •3.3. Операция проектирования множеств
- •3.4. График
- •Декартово произведение множеств позволяет перейти к графическому представлению упорядоченных множеств.
- •Глава 4. Отношения
- •4.1. Основные понятия отношений
- •4.2. Основные свойства отношений
- •4.3. Операции над отношениями
- •4.4. Основные свойства специальных отношений
- •4.5. Разбиение множеств
- •4.6. Отношение порядка
- •Использование отношений позволяет строить модели взаимосвязей между любыми обьектами в природе.
- •5. Соответствия
- •5.1. Определение соответствия
- •5.2. Операции над соответствиями
- •5.3. Понятия образа и прообраза при соответствии
- •5.4. Доказательства тождеств с соответствиями
- •5.5. Основные свойства соответствий
- •5.6. Функция
- •Глава 6. Упорядоченные бесконечные множества
- •6.1. Основные сведения об упорядоченных бесконечных множествах
- •6.2. Проблема континуума
- •Глава 7. Основные понятия теории мультимножеств
- •7.1. Понятие мультимножества
- •7.2. Операции над мультимножествами
- •Возможность многократного вхождения элементов в мультимножество создает новое качество и позволяет расширить класс описываемых, анализируемых и синтезируемых математических объектов.
- •8. Нечеткие множества
- •8.1. Нечеткие высказывания
- •8.2. Операции над нечеткими множествами
- •8.3. Нечеткие отношения и соответствия
- •Тестовые задания к модулю 1
- •24. Множество называется графиком, если каждый его элемент ...
- •25. Соответствие может быть задано … способом.
- •Критерии оценки
- •Нечеткие и приближенные высказывания, множества, соответствия и отношения позволяют формально задавать расплывчатую информацию в виде, удобном для обработки на эвм.
- •Глоссарий к модулю 1
- •Глава 1.
- •Глава 2.
- •Глава 3.
- •Глава 4.
- •Глава 5.
- •Глава 6.
- •Глава 7.
- •Глава 8.
- •Галилей Модуль 2. Основы теории алгоритмов (1,5 кредита) Комплексная цель и задачи изучения модуля
- •Глава 9. Введение в теорию алгоритмов
- •9.1. Понятие алгоритма
- •9.2. Основные свойства алгоритмов
- •9.3. Классификация алгоритмов
- •Контрольные вопросы
- •Задания для самостоятельной работы
- •10.1. Преобразование слов в произвольных абстрактных алфавитах
- •10.2. Числовые функции
- •10.3. Построение алгоритмов по принципу «разделяй и властвуй»
- •10.4. Представление алгоритма в виде детерминированного устройства
- •10.5. Универсальные схемы алгоритмов
- •10.5. “Жадные” алгоритмы
- •10.6. Нечеткие (расплывчатые) алгоритмы
- •Контрольные вопросы
- •Задания для самостоятельной работы
- •11.1. Анализ алгоритмов
- •11.2. Сложность алгоритмов
- •Контрольные вопросы
- •Задания для самостоятельной работы
- •Тестовые задания к модулю 2
- •Критерии оценки
- •Модуль 3. Алгебра логики (1,5 кредита) Комплексная цель и задачи изучения модуля
- •Глава 12. Элементы алгебры логики
- •12.1. Логические функции
- •12.2. Основные логические тождества и законы
- •12.3. Булевы функции одной и двух переменных
- •Контрольные вопросы
- •Задания для самостоятельной работы
- •13.1. Дизъюнктивная и конъюнктивная нормальные формы
- •13.2. Способы перехода от нормальных к совершенным нормальным формам
- •2. Графический способ.
- •13.4. Функциональная полнота бф
- •13.3. Алгебра Жегалкина
- •Контрольные вопросы
- •Задания для самостоятельной работы
- •14.1. Реализация булевых функций
- •14.2. Минимизация булевых функций
- •14.3. Карты Карно
- •14.4. Метод Квайна - Мак-Класски
- •14.5. Переход от бф к простейшим комбинационным схемам
- •Контрольные вопросы
- •Задания для самостоятельной работы
- •Критерии оценки
- •Глоссарий к модулю 3
- •Модуль 4. Основы Теории графОв (2 кредита) Комплексная цель и задачи изучения модуля
- •Глава 15. Введение в теорию графов
- •15.1. Способы задания графов и виды графов
- •15.1.1. Способы задания графов
- •15.1.2. Виды графов
- •15.1.3. Нечеткие неориентированные графы
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •15.2. Маршруты, цепи, циклы
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •При моделировании систем модели и алгоритмы нахождения маршрутов, цепей, циклов, разрезов, связности графов позволяют строить эффективные алгоритмы преобразования графов.
- •15.3. Нахождение кратчайших маршрутов (цепей)
- •15.3.1. Алгоритм Форда
- •15.3.2. Алгоритм Дейкстры
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •Алгоритмы Форда и Дейкстры являются эффективным способом определения кратчайшей по стоимости цепи между двумя вершинами графа.
- •Глава 16. Специальные циклы и метрика графов
- •16.1. Эйлеровы и гамильтоновы цепи и циклы
- •16.1.1. Связь между эйлеровыми и гамильтоновыми графами
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •16.2. Алгоритмы построения гамильтонова цикла
- •16.2.1. Алгоритм Робертса ─ Флореса
- •16.2.2. Алгебраический метод
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •16.3. Задача о коммивояжере и алгоритмы ее решения
- •16.3.1. Алгоритм Хелда и Карпа
- •16.3.2. Геометрический метод решения
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •16.4. Расстояния на графах
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •16.5. Деревья
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •Глава 17. Графовые инварианты
- •17.1. Цикломатическое и хроматическое числа графа
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •17.2. Числа внутренней и внешней устойчивости графа
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •Числа внутренней и внешней устойчивости относятся к инвариантам графа. Они позволяют определить специальные группы вершин в графах.
- •17.3. Планарность графов
- •17.3.1. Плоские и планарные графы
- •17.3.2. Эвристики для определения планарности
- •17.3.3. Минимизация пересечений ребер графов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •17.4. Ориентированные графы
- •17.4.1. Способы задания
- •17.4.2. Решение стандартных графовых задач с использованием орграфов
- •17.4.3. Выделение сильносвязных компонент
- •17.4.4. Нечеткие ориентированные графы
- •Примеры решения задач
- •Вопросы
- •Задания для самостоятельной работы
- •175 Гиперграфы
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задания для самостоятельной работы
- •Тестовые задания к модулю 4
- •Критерии оценки
- •Глоссарий к модулю 4 Глоссарий к главе 1
- •Глоссарий к главе 2
- •Глоссарий к главе 3
- •Библиографический комментарий
- •Литература
- •Заключение
- •Приложение 1
- •Учебное издание Гладков Леонид Анатольевич, Курейчик Владимир Викторович, Курейчик Виктор Михайлович
Критерии оценки
Для оценки уровня полученных знаний при выполнении разработанных тестовых заданий по модулю предлагается использовать следующую шкалу:
85 – 100% правильных ответов – оценка «отлично»;
70 – 84% правильных ответов – оценка «хорошо»;
55 – 69% правильных ответов – оценка «удовлетворительно»;
менее 55% правильных ответов – оценка «неудовлетворительно».
Глоссарий к модулю 4 Глоссарий к главе 1
Блок графа – это его максимальный неразделимый подграф.
Вершинная связность графа – это наименьшее число вершин, удаление которых приводит к несвязному графу. Связность в графе с точкой сочленения равна 1. Связность в несвязном графе равна 0.
Взвешенный граф – это граф с весами на ребрах.
Граф – это объект, состоящий из двух множеств: точек и линий, которые находятся между собой в некотором отношении. Понятие графа опирается на понятие множества.
Граф – математический объект, который состоит из множества вершин и множества ребер или дуг, находящихся между собой в некотором отношении.
Длина маршрута определяется числом ребер, входящих в маршрут.
Если ребро соединяет две вершины графа, то говорят, что ребро инцидентно этим вершинам или вершины инцидентны данному ребру.
Конечный граф – граф, у которого множества вершин и ребер представляют собой конечные множества.
Локальная степень или просто степень вершины графа – это число ребер, инцидентных данной вершине. Локальная степень вершины xi обозначается (xi) или i.
Маршрут в графе – это некоторая конечная последовательность ребер имеющая начальную и конечную вершину.
Граф также может быть задан с помощью матрицы инцидентности. Матрица инцидентности – это прямоугольная таблица, состоящая из нулей и единиц. Строкам матрицы соответствуют вершины, а столбцам – ребра графа. Причем на пересечении строки столбца ставится единица, если вершина, соответствующая данной строке, инцидентна ребру, соответствующему данному столбцу.
При матричном способе задания графов можно использовать матрицу смежности. Матрица смежности – это квадратная таблица, состоящая из нулей и единиц. Строкам и столбцам матрицы соответствуют вершины графа, причем на пересечении строки столбца ставится единица, если вершины, соответствующие данной строке и столбцу, являются смежными (т.е. соединены ребром).
Множество вершин – это множество точек графа.
Множество ребер или дуг – множество линий, соединяющих любые пары вершин графа.
Мультиграф – граф, у которого существует хотя бы одна пара вершин, соединяемых несколькими ребрами. Ребра, соединяющие одну и ту же пару вершин, называются кратными. Максимальное число кратных ребер в мультиграфе называется его мультичислом.
Неориентированный граф (неорграф) – граф, содержащий только подмножество ребер.
Неразделимый граф – это связный, непустой, не имеющий точек сочленения граф.
Нуль-граф – граф, у которого множество ребер является пустым, а все его вершины – изолированные.
Ориентированный граф (орграф) – это граф, содержащий только подмножество дуг.
Отношение связности является отношением эквивалентности.
Перешеек (мост) в графе – это разрез, состоящий из одного ребра.
Подграф – часть графа, у которой все вершины и ребра принадлежат исходному графу, а ребра подграфа соединяют только вершины подграфа. Подграф можно получить, удалив из исходного графа одну или несколько вершин с инцидентными им ребрами.
Подмножество дуг – подмножество ориентированных линий, для которых существен порядок соединения вершин. Каждая дуга определяется упорядоченной парой (кортежем длины два) вершин, которые она соединяет.
Подмножество петель – подмножество линий, каждая из которых выходит и входит в одну и ту же соответствующую этой линии вершину. Каждая петля может определяться как упорядоченной, так и неупорядоченной парой вершин.
Подмножество ребер графа – подмножество неориентированных линий, для которых несуществен порядок соединения вершин. Каждое ребро определяется неупорядоченной парой вершин, которые оно соединяет.
Полный граф – граф, между любой парой вершин которого имеется ребро. Полный граф обозначается Kn.
Правильный разрез графа – это разрез, который разбивает исходный граф точно на две компоненты связности. Тривиальными разрезами считают разрез, в который входят все ребра графа и разрез, не содержащие ни одного ребра графа.
Простая цепь (цикл) – это цепь (цикл), которая не содержит повторяющихся вершин, кроме первой и последней.
Простой граф – это граф, не содержащий петель и кратных ребер.
Разбиение графа представляет собой разбиение на непересекающиеся классы при условии, что ребра графа будут соединять только вершины внутри этих классов.
Разрез графа – это такое разбиение графа на два подмножества, при котором во множестве ребер графа одни концевые вершины принадлежат первому подмножеству вершин, а другие – второму.
Реберная связность – это наименьшее число ребер, удаление которых приводит к несвязному или тривиальному графу.
Регулярный граф – граф, все вершины которого имеют одинаковые локальные степени.
Две произвольные вершины графа называются связными, если существует маршрут, в котором концевыми будут эти вершины.
Граф является связным, если любые две его вершины связаны. В противном случае граф не связен, а каждый из составляющих его подграфов называется компонентой связности.
Смежностный (двойственный) граф – граф, вершинами которого являются ребра исходного графа, а ребрами пары ребер исходного графа, имеющие общую вершину. Для построения двойственного графа на каждом ребре исходного графа выбирают среднюю точку и считают ее вершиной.
Любые две вершины графа называются смежными, если существует соединяющие эти вершины ребра. Аналогично, если два ребра инцидентны одной и той же вершине, то они также называются смежными.
Смешанный граф – это граф, содержащий подмножества ребер, дуг и петель.
Основные способы задания графа – геометрический, аналитический и матричный.
Суграф – это часть графа, содержащая обязательно все вершины исходного графа, а также все либо часть его ребер.
Точка сочленения – вершина графа, после удаления которой граф распадается на связные компоненты.
Треугольник – цикл длины 3.
Цепь – это маршрут, в котором нет повторяющихся ребер.
Цикл – это замкнутая цепь, в которой первая и последняя вершины совпадают.
Циклический граф (цикл) – связный регулярный граф степени 2.
