Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ЛАБ MAPLE ИС / ЛАБ 12-1 графы-1.doc
Скачиваний:
130
Добавлен:
15.02.2015
Размер:
1.16 Mб
Скачать

10

Лабораторная работа № .....Графы

1. Основные понятия

В теории графов (graphs) рассматриваются конфигурации из точек – вершин (vertices) и линий – рёбер (edges), соединяющих некоторые из этих точек.

Графом называется совокупность двух множеств: множества вершин V и множества рёбер Е. Множество рёбер можно рассматривать как множество пар вершин вида , где V. Пара соответствует ребру, идущему из вершины в вершину .

Если порядок вершин является существенным, то есть ребра и необходимо различать, то граф называется ориентированным и соответствующие рёбра называются дугами (arcs). Они изображаются линиями со стрелками. В этом случае вершина , стоящая в паре на первом месте, называется начальной (tail – хвост), а другая вершина  — конечной (head – голова). В этом случае ребро характеризуют как исходящее из вершины и входящее в вершину . Ориентированный граф сокращённо называется орграфом, по-английски digraph (dimension graph, dimension – направление).

Например, ориентированным графом может выражаться отношение потребления одними заводами продукции других заводов.

Пример. На рис. 1 изображены орграфы с тремя, четырьмя и шестью вершинами.

Рис. 1

Если порядок упоминания вершин любого ребра несущественен, то граф называется неориентированным.

Например, неориентированным графом может выражаться отношение знакомства друг с другом некоторых студентов из числа собравшихся в аудитории. В этом случае неориентированные ребра графа изображаются линиями без указания направления, то есть без стрелок.

Пример. На рис. 2 изображены неориентированные графы с четырьмя, пятью и семью вершинами.

Рис. 2

Среди рёбер графа могут встречаться петли вида , соединяющие вершину с нею же самой. На рис. 3 изображен ориентированный граф с петлями в вершинах и .

Рис. 3

2. Матрица смежности

Матрицей смежности (adjacency matrix) ориентированного графа с множеством вершин называется квадратная матрица размера , состоящая из нулей и единиц. При этом , если граф содержит ребро, исходящее из вершины и входящее в вершину ; если такого ребра нет, то .

Примеры. 1. Матрица смежности ориентированного графа, изображённого на рис. 4, имеет вид

A

B

C

D

A

1

1

1

0

B

0

0

0

1

C

0

0

0

0

D

1

0

0

0

Рис. 4

2. Ориентированный граф, заданный матрицей смежности

A

B

C

D

E

A

0

1

1

0

0

B

0

0

1

1

1

C

0

0

0

0

0

D

0

0

0

1

0

E

0

0

1

0

0

имеет вид, изображённый на рис. 5.

Рис. 5

Аналогично матрицей смежности неориентированного графа с множеством вершин называется матрица , состоящая из нулей и единиц. При этом , если граф содержит ребро, соединяющее вершины и ; если такого ребра нет, то .

Матрица смежности неориентированного графа является симметрической (элементы, расположенные симметрично относительно главной диагонали, совпадают).

Примеры. 1. Матрица смежности неориентированного графа, изображённого на рис. 6, имеет вид

A

B

C

D

E

F

G

H

K

A

0

1

1

1

0

0

0

0

0

B

1

0

0

1

1

0

0

0

0

C

1

0

0

0

0

0

1

0

1

D

1

1

0

0

0

0

0

0

0

E

0

1

0

0

0

1

0

0

0

F

0

0

0

0

1

0

0

0

0

G

0

0

1

0

0

0

0

1

0

H

0

0

0

0

0

0

1

0

0

K

0

0

1

0

0

0

0

0

0

Рис. 6

2. Неориентированный граф, заданный матрицей смежности

A

B

C

D

E

A

0

1

1

1

1

B

1

0

0

1

1

C

1

0

0

0

0

D

1

1

0

0

0

E

1

1

0

0

0

имеет вид, изображённый на рис. 7.

Рис. 7