Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Vaneev_O_N__Turchin_D_E_TIPiS_Praktikum_2013.doc
Скачиваний:
2
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

1.2.4. Основные понятия теории графов

Граф – это множество элементов V, называемых вершинами, и набор Е неупорядоченных и упорядоченных пар вершин. Граф обозначается через G(V, E).

Неупорядоченная пара вершин (u, v) называется ребром, упорядоченная пара u, v – дугой. Принято говорить, что ребро (u, v) соединяет вершины u и v, а дуга u, v начинается в вершине u и заканчивается в вершине v.

Граф, содержащий только ребра, называется неориентированным, а граф, содержащий только дуги, – ориентированным. Граф, в состав которого входят как ребра, так и дуги называется смешанным.

Если пара вершин соединяется двумя или более ребрами (дугами одного направления), то такие ребра (дуги) называются кратными. Если ребро (дуга) начинается и заканчивается в одной и той же вершине, то такое ребро (дуга) называется петлей.

Иногда под графом понимают граф без петель и кратных ребер; тогда граф, в котором допускаются кратные ребра (дуги), называется мультиграфом, а граф, в котором могут присутствовать кратные ребра (дуги) и петли – псевдографом.

Вершины, соединенные ребром или дугой, называются смежными. Ребра, имеющие общую вершину, также называются смежными. Ребро (дуга) и любая из его вершин называются инцидентными. Вершина, не являющаяся инцидентной ни одному ребру (дуге) графа, называется изолированной. Если граф состоит только из изолированных вершин, то его называют ноль-графом.

Часто графы изображают в виде схем (рис. 1.5), на которых вершины показывают точками, ребра – линиями между точками, а дуги – линиями со стрелками, направленными от начальной вершины к конечной.

Можно выделить следующие способы задания графа:

1. Путем перечисления всех вершин v1, v2, … vn и ребер (дуг) e1, e2, … em графа G(V, E).

2. С помощью матрицы смежности.

Матрицей смежности, соответствующей графу G(V, E), называется матрица A=[aij], у которой элемент aij равен числу ребер (дуг), соединяющих вершины vi и vj (идущих из vi в vj), и aij=0, если соответствующие вершины не являются смежными.

Рис. 1.5. Представление графов в виде схем: а) – неориентированный граф; б) – ориентированный граф

Например, для графов, представленных на рис. 1.5 а и 1.5 б, соответствующие матрицы будет иметь следующий вид:

3. С помощью матрицы инцидентности.

Матрицей инцидентности графа G(V, E) называется матрица B=[bij], в которой элемент bij =1, если вершина vi инцидентна ребру ej, и bij =0, если вершина vi и ребро ej не инцидентны.

4. С помощью списка смежности.

Список смежности графа G(V, E) представляет собой указание для каждой вершины этого графа множества смежных с ней вершин.

Подграфом G'(V', E') графа G(V, E) называется граф с множеством вершин V' V и множеством ребер (дуг) Е' E, каждое из которых инцидентно только вершинам из V'. Если подграф G'(V', E') графа G(V, E) содержит все его вершины (V'=V), то его называют остовным.

Последовательности ребер (v0, v1), (v1, v2), … , (vi, vi+1), … , (vr-1, vr) или дуг v0, v1 , v1, v2 , … , vi, vi+1 , … , vr-1, vr называются маршрутами, соединяющими вершины v0 и vr. Маршрут замкнут, если v0=vr. Маршрут называется цепью, если все его ребра (дуги) различны, и простой цепью, если все его вершины различны. Замкнутая (простая) цепь называется (простым) циклом.

Граф называется связным, если любая пара его вершин соединена маршрутом. Связный граф, не имеющий циклов, называется деревом.

❒ Пример 1.4. Задание описания графа.

Получим описание ориентированного графа на основе отношения R из примера 1.3 в форме схемы, матрицы смежности и матрицы инцидентности.

Множество вершин G графа будет:

V = {в, и, т, с, к, е, л, н, а}.

Для получения множества дуг E графа G удалим из отношения R упорядоченные пары, являющиеся петлями и кратными дугами. В качестве таких пар выступают петли <и,и>, <в,в>, а также кратные дуги <в,и>, <и,т>, <л,а>.

Таким образом, у графа G будет следующее множество дуг:

E = {<в,и>, <и,т>, <т,в>, <т,с>, <с,к>, <к,и>, <и,е>, <е,в>, <в,е>, <е,н>, <н,и>, <и,в>, <в,л>, <л,а>, <а,и>, <и,с>, <с,л>, <а,в>}.

Схема графа G V, E показана на рис. 1.6

Рис. 1.6. Схема графа G V, E

Матрица смежности графа G имеет следующий вид:

в

и

т

с

к

е

л

н

а

в

∞

1

∞

∞

∞

∞

1

∞

∞

и

1

∞

1

1

1

1

∞

∞

∞

т

1

∞

∞

1

∞

∞

∞

∞

∞

с

∞

∞

∞

∞

1

∞

1

∞

∞

к

∞

1

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

е

1

∞

∞

∞

∞

∞

∞

1

∞

л

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

1

н

∞

1

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

а

1

1

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

Матрица инцидентности для графа G выглядит следующим образом:

<в,и>

<и,т>

<т,в>

<т,с>

<с,к>

<к,и>

<и,е>

<е,в>

<в,е>

<е,н>

<н,и>

<и,в>

<в,л>

<л,а>

<а,и>

<и,с>

<с,л>

<а,в>

в

-1

0

1

0

0

0

0

1

-1

0

0

1

-1

0

0

0

0

1

и

1

-1

0

0

0

1

-1

0

0

0

1

1

0

0

-1

1

0

0

т

0

1

-1

-1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

с

0

0

0

1

-1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

-1

0

к

0

0

0

0

1

-1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

е

0

0

0

0

0

0

1

-1

1

-1

0

0

0

0

0

0

0

0

л

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

-1

0

0

1

0

н

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

-1

0

0

0

0

0

0

0

а

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

-1

0

0

-1

. ❒

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]