- •Основы теории графов
- •Введение
- •Глава 1. Способы задания графов. Операции над графами. Метрические характеристики графов. Упорядочивание элементов орграфов
- •1. Способы задания графов. Операции над графами. Метрические характеристики графов
- •Основные понятия и определения
- •1.2. Операции над графами
- •1.3. Маршруты, цепи, циклы
- •. Способы задания графов
- •1.6. Упорядочивание дуг и вершин орграфа
- •1.5. Метрические характеристики графа.
- •1.8. Определение экстремальных путей на графах.
- •1.9. Порядковая функция орграфа без контуров.
- •Вопросы для повторения.
- •Глава 2. Нахождение минимальных и максимальных путей на орграфах
- •1. Нахождение кратчайших путей. Алгоритм Дейкстры
- •2. Нахождение кратчайших путей. Алгоритм Беллмана-Мура
- •Алгоритм нахождения максимального пути
- •4. Особенности алгоритмов теории графов
- •Вопросы для повторения.
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Глава 3. Остовы графов, фундаментальные циклы. Эйлеровы и гамильтоновы графы. Доминирующие множества и клики
- •1. Деревья (основные определения)
- •2. Задача об остове экстремального веса
- •3. Обходы графов. Фундаментальные циклы
- •4. Клики, независимые множества
- •Вопросы для повторения.
- •Глава 4. Планарные графы
- •1. Планарность графов
- •2. Алгоритм укладки графа на плоскости
- •Вопросы для повторения.
- •Глава 5. Потоки в сетях
- •1. Потоки в сетях
- •Теорема Форда-Фалкерсона
- •Случайные графы
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Основы теории графов
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Задачи для самостоятельного решения.
По заданной матрице весов
графа G найти величину минимального
пути и сам путь от вершины s = x1
до вершины
t = x6 по алгоритму Дейкстры.
Для графа G из задачи 1 найти величину максимального пути и сам путь между теми же вершинами.
По заданной матрице весов графа G найти минимальный путь по алгоритму Беллмана-Мура между вершиной s = x1 и конечной вершиной t = x6.
Глава 3. Остовы графов, фундаментальные циклы. Эйлеровы и гамильтоновы графы. Доминирующие множества и клики
1. Деревья (основные определения)
Деревом называется связной граф, не содержащий циклов.
Любой граф без циклов называется лесом. Таким образом, деревья являются компонентами леса.
Теорема о дереве.
Пусть G = (S,U) и Card S = n, Card U = m. Тогда справедлива эквивалентность следующих утверждений.
G – дерево.
G – связной граф и m = n – 1.
G – ациклический граф и m = n – 1.
Любые две несовпадающие вершины графа соединяет единственная простая цепь.
G – ациклический граф, обладающий тем свойством, что если какую-либо пару его несмежных вершин соединить ребром, то полученный граф будет содержать ровно один цикл.
Рис. 38
Ориентированный граф называется ориентированным деревом (ордеревом), если:
существует ровно одна вершина
,
называемая корнем, которая
не имеет предшествующих вершин, т.е.
;любой вершине
в графе G непосредственно
предшествует ровно одна вершина, т.е.
.
Неориентированное дерево можно превратить в ориентированное, выбрав в качестве корня произвольную вершину.
Рис. 39
Корень графа G – вершина х6.
Подграф
графа
называется остовным подграфом,
если
Подграф
графа G называется остовным
поддеревом, если
и G – дерево.
Теорема Кэли.
Число различных
деревьев, которые можно построить на n
различных вершинах равно
.
Теорема Кирхгофа.
Число остовных
деревьев в связном графе G
порядка
равно
алгебраическому дополнению любого
элемента матрицы Кирхгофа В(G).
Пример.
Рис. 40
Найдём число всех остовов графа G по теореме Кирхгофа.
Матрица Кирхгофа
Таким образом, у этого графа существует
11 различных остовов.
Рис. 41
Число
где
m – число рёбер, n
– число вершин, к – число компонент
связности. Связного графа называется
циклическим числом
или циклическим рангом
графа G,
число
- коциклическим рангом
или корангом.
равно числу рёбер, входящих в любой
остов графа G.
Теорема. Число рёбер
произвольного связного неориентированного
графа G, которые необходимо
удалить для получения остова, не зависит
от последовательности их удаления и
равно циклическому рангу
графа G.
Следствие 1.
Неориентированный граф является лесом
тогда и только тогда, когда
.
Следствие 2.
Неориентированный граф имеет
единственный цикл тогда и только тогда,
когда
.
