

Ориентированные графы
Орграф– способ представления бинарного отношения
|
|
|
|
|
X |
|
n, |
|
|
|
m |
|
G0 X , , X X |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Х – множество вершин, |
|
|
|
Г – множество дуг |
||||||||
Вершины x и y |
|
|
|
Дуги g и h смежные … |
||||||||
|
||||||||||||
|
||||||||||||
смежные … |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- существует дуга, |
|
|
|
- существует вершина, |
||||||||
соединяющая эти |
|
|
|
являющаяся общим |
||||||||
вершины |
|
|
|
началом или концом |
||||||||
|
|
|||||||||||
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
этих дуг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вершина x и дуга g инцидентны …
- вершина x является началом или концом дуги g1

Ориентированные графы
p x x - полустепень исхода вершины x p x 1 x - полустепень захода вершины x
p x p x 2m
x X x X
Множество достижимости вершины x |
||
~ |
2 |
x ... |
x x x |
Множество контрдостижимости вершины x |
|
~ 1 |
x 1 x 2 x ... |
x |
|
2

Способы представления орграфов
|
|
|
X |
|
n |
|
|
|
m |
|||
G0 X , |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A n n |
||
Матрица смежности |
|
|||||||||||
|
|
1, |
(x , x ) |
|
|
|
|
|||||
aij 0, (xi |
, x j ) |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
i |
j |
|
|
|
B n m |
||||
Матрица инцидентности |
|
|
|
|||||||||
|
1, xi началодуги g j |
|
|
|
|
|||||||
|
|
1, xi конецдуги g j |
|
|
|
|
||||||
b |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ij |
|
2, при вершинеxi петля g j |
||||||||||
|
|
|||||||||||
|
|
0, вершина xi неинцидентна дуге g j |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|

Способы представления графов
Список дуг |
|
||
N n1,n2 |
, ..., |
nm |
|
K k1, k2 |
, ..., |
km |
|
ni |
- начало дуги |
||
ki |
- конец дуги |
i 1,m
N 1, 2, 2, 4
K 2,1, 3, 4
Структура смежности
|
x : x |
x X |
1: 2;
2 :1, 3; 3: ; 4 : 4;
2
g1 g |
g3 |
|
3 |
||
2 |
||
1 |
|
4 |
g4 |
|

Матрица достижимости
|
R E A A2 |
A3 ... |
|
|
1, |
из вершины x |
достижима x |
|
|
rij |
0, |
из вершины xi |
недостижимаj x |
j |
|
|
i |
|
0 1 0 0 |
|
1 0 1 0 |
1 0 1 0 |
2 |
0 1 0 0 |
A |
A |
|
0 0 0 0 |
|
0 0 0 0 |
0 0 0 1 |
|
0 0 0 1 |
1 1 1 0
R E A A2 1 1 1 0
0 0 1 00 0 0 1
0 1 0 0 A3 1 0 1 00 0 0 00 0 0 1
2
g1 g |
g3 |
|
3 |
||
2 |
||
1 |
|
4 |
g4 |
|

Матрица достижимости
Алгоритм Уоршалла |
R E A A2 |
A3 ... |
||||||||||||||
1) R(0) E A |
|
|
|
|
|
(0) |
|
|
1 1 |
0 0 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
1 1 |
1 0 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E A |
|
|
|
||||
2) R(t): |
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 0 1 0 |
||||
1,n |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
r (t) r (t 1) |
r |
(t 1)r |
(t 1) |
, |
0 0 |
0 1 |
||||||||||
ij |
ij |
|
ik |
|
kj |
1 1 1 1 0 1 0 0 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
k 1,n |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
R |
(1) |
|
|
1 |
1 |
|
1 |
0 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
|
1 |
0 |
|
||
|
j 1,n |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
3) R: R(n) |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
|
0 |
1 |
|
||||
|
|
1 1 |
1 0 |
|
g |
2 |
g |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
g |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 1 |
1 0 |
|
3 |
||||||
|
|
|
|
|
|
R |
|
1 0 |
|
1 |
|
3 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
0 0 |
|
2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
0 0 |
0 1 |
|
|
4 |
g |
4

G0 X ,
ормаршрут
x0 , xn
путь
контур
простой
путь
длина
пути
Маршруты на графах
x0u1x1u2 xn 1un xn
последовательность
вершин и ребер (дуг)
ui xi 1, xi
все ребра различны
все ребра различны
x0 xn
G X ,U
маршрут
x0 , xn
цепь
цикл
все вершины различны |
простая |
|
цепь |
количество ребер цепи |
длина |
|
цепи 7 |

Связность орграфа
Орграф |
G0 |
X , |
x, y X |
x |
сильно связный, если |
|
|||
|
G0 |
X , |
|
y |
Орграф |
|
x |
||
односторонне связный, если |
||||
|
|
X , |
x, y X |
|
Орграф |
G0 |
|
y |
|
слабо связный, если |
его основание – |
|
связный неорграф.
Основание орграфа:
~
~yx
~
~yx
1)каждая одиночная дуга заменяется ребром,
2)каждая пара дуг заменяется ребром,
3) все петли стираются |
8 |

Алгоритм Мальгранжа
Задача. Найти все сильные компоненты орграфа |
||
k : 0; |
|
G0 X , |
Цикл пока x X |
|
|
k : k 1; |
|
|
СКk : x ; |
|
|
~ |
~ 1 |
\ x ; |
S : x |
x |
|
Цикл |
пока y S |
|
|
|
СКk : СКk y ; |
|
|
S : S \ y ; |
конец цикл; |
||
X : X \ CKk ; |
||
конец цикл; |
|
9 |

Вершинные базы орграфа |
||
Множество вершин орграфа |
G0 |
X , |
|
наименьшей |
мощности, из которого достижимы все вершины, называется вершинной базой
|
2 |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
3 |
4 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
||
ВБ 1,6 |
ВБ2 2,6 |
ВБ |
3 |
3,6 |
||
1 |
|
|
|
|
Любые две вершинные базы орграфа содержат одинаковое количество вершин
10