Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
5fan_ru_Исследование операций. Курс лекций.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
293.75 Кб
Скачать

4Основытеорииграфов

Граф–этоматематическоепонятие,котороеслужитдлямоделированиясвязеймеждуобъектами.Различаюториентированныеинеориентированныеграфы.Точныеопределе-нияданыниже.

4.1Основныепонятия

(Неориентированным)графомназываетсяпараконечныхмножеств(V,E),гдеV–произ-вольноемножествообъектов,называемыхвершинамиE{{i,j}|i,jV}множествонеупорядоченныхпарвершин,где{i,j}Eназываетсяребром.

Ориентированнымграфом(орграфом)называетсяпараконечныхмножеств(V,A),гдеV

–множествовершин,иA{(i,j)|i,jV}множествоупорядоченныхпарвершин,где(i,j)Aназываетсядугой.

Мультиграфом(ориентированныммультиграфом)называетсяграфскратнымиребрами

(кратнымидугами).

Примеры:рисункиграфовс3вершинами.

Определения.Вершинаiявляетсяначальной,авершинаjконечнойвершинойдуги(i,j).Приэтомiиjсмежныевершины,адуга(i,j)инцидентнавершинамiиj.Та-каяжетерминологияиспользуетсядлянеориентированныхграфов–смежныевершиныиинцидентныеребра.Дуга(i,j)выходитизiивходитвj.Если(i,j)–дуга,тоiназы-ваетсянепосредственнымпредшественникомjjнепосредственнымпоследователемi.Количестводуг,входящихввершинуiназываетсястепеньюзаходаэтойвершины,аколичестводуг,выходящихизвершиныiназываетсястепеньюисходаэтойвершины.В

неориентированномграфевершиныiиjназываютсяконцамиребра{i,j}.Количество

ребер,инцидентныхвершинеi,называетсястепеньювершиныi.

МаршрутомвнеориентированномграфеG=(V,E)называетсятакаяпоследователь-ностьвершинW=(v0,v1,...,vk),k0,что{vi1,vi}E,i=1,...,k.Графназывается

связным,еслисуществуетмаршрут,связывающийлюбыеегодвевершины.Говорят,чтомаршрутWсвязываетвершиныv0иvk,авершиныv1,...,vk1являютсявнутренними

вершинамиэтогомаршрута.Количествовершинмаршрутаназываетсяегодлиной.Марш-

рутWназываетсязамкнутым,еслиk>0иvk=v0.Маршрутназываетсяцепью,есливнемнетповторяющихсявершин.Замкнутыймаршрут,вкоторомникакиевершины,кромепервойипоследней,неповторяются,называетсяциклом.

Аналогамиприведенныхвышеопределенийдляорграфовявляютсяследующие.

Граф

Маршрут

Цепь

Цикл

Орграф

Путь

Простойпуть

Цикл

Цикл,которыйвключаетвсевершиныграфа,называетсягамильтоновым.Граф,которыйсодержитгамильтоновцикл,называетсягамильтоновым.

Замкнутыймаршрут,которыйвключаеткаждоеребрографаровноодинраз,называетсяэйлеровыммаршрутом,аграф,которыйсодержиттакоймаршрут,называетсяэйлеровымграфом.Задачу,являетсялиграфэйлеровым,впервыепоставилирешилЭйлер.В1736г.онписал:”ВгородеКенигсбергеестьдваострова,которыесоединяютсямеждусобойи

сберегамирекисемьюмостами(см.Pис.3).

b

a c

d

Рис.3:Граф"Кенигсбергскиемосты".c-острова,bиd-берега.

Можнолиспланироватьпрогулкутак,чтобы,начинаясодногоиз4участковсушиa,b,c,d,

пройтипокаждомуизэтихмостоводинразивернутьсявначальныйпункт?

Теорема3(Эйлер,1736г)Связныймультиграфявляетсяэйлеровымтогдаитолькотогда,когдавсееговершиныимеютчетнуюстепень.

4.2 Алгоритмпостроенияэйлеровацикладлянеориентированно-гографа

Шаг0.Проверяем,являетсялиграфG=(V,E)связнымичетнылистепениеговершин.Еслиэтонетак,эйлеровацикланесуществует.

Шаг1.Выбираемпроизвольнуювершинуv1иполагаемчастичныйэйлеровциклC=

{v1}.ВграфеGбудемдвигатьсяотнекоторойвершинычастичногоциклаипомечать

пройденныеребра.Помеченноеребробудемвключатьвэйлеровцикл.Полагаемi=1.

Шаг2.Двигаемсяотвершиныviпонепомеченнымребрамипомечаемихдотехпор,поканевернемсявvi.ПустьприэтомпостроенциклC.

ЦиклCвключаемвCтак,чтовначалеидутребраCдовершиныvi,затемребрацикла

затемоставшиесяребраC.

Есливсеребраисходногографапомечены,тоэйлеровциклпостроен.Еслиестьнепоме-ченныеребра,тосуществуетвершинаvjC,котораяявляетсяконцомнепомеченногоребра.Пустьvjпоследняяизтакихвершин,входящаявC.

Шаг3.УдаляемизграфаребрациклаC.Полагаемi=jипереходимкШагу2,т.е.строимновыйциклнанепомеченныхребрах,начинаясвершиныvj.

Примеры.Дватреугольника,имеющиеобщуювершину.Двачетырехугольника,имею-щиеобщуюсторону,вершиныкоторойдополнительносоединеныцепью.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]