Изменения

Перейти к: навигация, поиск

Основные определения теории графов

804 байта добавлено, 02:25, 23 октября 2013
Нет описания правки
{{Определение
|definition =
'''Ориентированным графом''' (directed graph) <tex>G</tex> называется пара <tex>G = (V, E)</tex>, где <tex>V</tex> {{---}} конечное множество вершин(vertices), а <tex> E \subset V \times V </tex> {{---}} множество рёбер(edges, дуг (arcs), линий (lines)).}} {{Определение|definition ='''Конечным графом''' (finite graph) <tex>G</tex> называется граф, в котором множества <tex>V</tex> и <tex>E</tex> {{---}} конечны. Следует заметить, что большинство рассматриваевых нами графов {{---}} конечны.
}}
}}
В графе ребро, концы которого совпадают, то есть <tex>e=(v,v)</tex>, называется <b>петлей</b>. Мультиграф с петлями принято называть '''псевдографом'''(loop).
Если имеется ребро <tex> (v, u) \in E </tex>, то говорят:
* <tex> v </tex> {{---}} '''предок''' (direct predecessor) <tex> u </tex>.* <tex> u </tex> и <tex> v </tex> {{---}} '''смежные'''(adjacent)
* Вершина <tex> u </tex> '''инцидентна''' ребру <tex> (v, u) </tex>
* Вершина <tex> v </tex> '''инцидентна''' ребру <tex> (v, u) </tex>
|id = def1
|definition =
'''Ориентированным графом''' <tex>G</tex> называется четверка <tex>G = (V, E, \operatorname{beg}, \operatorname{end})</tex> , где <tex>\operatorname{beg}, \operatorname{end } : E \rightarrow V </tex>, а <tex>V</tex> и <tex>E</tex> {{---}} некоторые абстрактные множества.
}}
Иногда граф, построенный таким образом, называют '''мультиграфом'''(multigraph). В мультиграфе не допускаются петли, но пары вершин допускается соединять вершины более чем одним ребром. Такие ребра называются '''кратными''' (иначе {{---}} '''параллельные''', multi-edge, parallel edge). Мультиграф с петлями принято называть '''псевдографом''' ([http://mathworld.wolfram.com/Pseudograph.html pseudograph]).
{|border="0" cellpadding="5" width=30% align=center
|[[Файл: Graph_definition_1.png|thumb|210px|center|<font color=#ff2a2a>Красным</font> выделено кратное ребро (6, 2)<br><font color=#3771c8>Синим</font> обозначена петля (6, 6)]]
Также для ориентированных графов определяют '''полустепень исхода вершины''' (outdegree) <tex>\operatorname{deg}^-+v_i = |\{e~|~\operatorname{beg}~e = v_i\}|</tex> и '''полустепень захода вершины''' (indegree) <tex>\operatorname{deg}^+-v_i = |\{e~|~\operatorname{end}~e = v_i\}|</tex>.
Стоит отметить, что для ориентированного графа справедлива [[Лемма о рукопожатиях|лемма о рукопожатиях]], связывающая количество ребер с суммой [[Основные определения теории графов#Степень вершины|степеней вершин]].
{{Определение
|definition =
'''Путём''' (маршрутом, path) в графе называется последовательность вида <tex>v_0 e_1 v_1 ... e_k v_k</tex>, где <tex>e_i \in E,~e_i = (v_{i-1}, v_i)</tex>; <tex>k</tex> {{---}} '''длина''' пути.
}}
{{Определение
|definition =
'''Циклическим путём''' (closed walk) называется путь, в котором <tex>v_0 = v_k</tex>.
}}
{{Определение
|definition =
'''Цикл''' (integral cycle) {{---}} это класс эквивалентности циклических путей на отношении эквивалентности таком, что два пути эквивалентны, если <tex> \exists j : \forall i \Rightarrow e_{(i \mod k)} = e'_{(i + j) \mod k}</tex>; где <tex>e</tex> и <tex>e'</tex> {{---}} это две последовательности ребер в циклическом пути.
}}
{{Определение
|definition =
'''Неориентированным графом''' (undirected graph) <tex>G</tex> называется пара <tex>G = (V, E)</tex>, где <tex>V</tex> {{---}} конечное множество вершин, а <tex> E \subset V \times V(uv \sim vu~\backslash~\{uu~|~u v_1, v_2 \in V\})</tex> {{---}} множество рёбер.
}}
{{Определение
{{Определение
|definition =
'''Неориентированным графом''' <tex>G</tex> называется тройка <tex>G = (V, E, \operatorname{ends})</tex> , где <tex>\operatorname{ends } : E \rightarrow V \times V</tex>, а <tex>V</tex> и <tex>E</tex> {{---}} некоторые абстрактные множества. , причем <tex>\forall v_1, v_2 \in E: \operatorname{ends}(v_1, v_2) \implies \operatorname{ends}(v_2, v_1)</tex>
}}
Две вершины называются '''смежными'''(adjacent), если между ними есть ребро.
'''Степенью''' (degree, valency) вершины <tex>\operatorname{deg}~v_i</tex> в неориентированном графе называют число ребер, инцидентных <tex>v_i</tex>. Будем считать, что петли добавляют к степени вершины <tex>2</tex>.
{{Определение
=== Матрица и списки смежности ===
Граф можно представить в виде [[Матрица смежности графа|матрицы смежности]](adjacency matrix), где <tex>graph[v][u] = true \Leftrightarrow (v, u) \in E</tex>. Также в ячейке матрицы можно хранить вес ребра или их количество (если в графе разрешены паралелльные ребра).
Для матрицы смежности существует [[Связь степени матрицы смежности и количества путей|теорема]], позволяющая связать степень матрицы и количество путей из вершины <tex>v</tex> в вершину <tex>u</tex>.
Если граф разрежен (sparse graph, <tex>|E| < |V^2|</tex>), его лучше представить в виде списков смежности, где список для вершины <tex>v</tex> будет содержать вершины <tex>u: (v, u) \in E</tex>. Данный способ позволит сэкономить память, т.к. не придется хранить много нулей.
=== Матрица инцидентности ===
119
правок

Навигация