АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Основные определения теории графов

Введение в теорию графов

ЛЕКЦИЯ 5.1.

Основные определения

Краткое содержание лекции

· Основные определения теории графов

· Изоморфизм графов

· Маршруты, цепи, циклы

Основные определения теории графов

Неформально граф – это диаграмма, состоящая из кружков и линий, соединяющих кружки (рис.1). Кружки называются вершинами графа, а линии – ребрами. Такой граф называется неориентированным. Граф называется ориентированным (рис.2), если каждая линия снабжена стрелкой, показывающей допустимое направление движения от вершины к вершине. Ребро со стрелкой называется дугой.

Если ребро соединяет вершину с ней самой, оно называется петлей. Граф с петлями называется псевдографом.

Если ребра соединяют одни и те же вершины, они называются кратными. Граф с кратными ребрами называется мультиграфом. Граф без петель и кратных ребер называется простым графом. Всякое ребро однозначно определяет ту пару вершин, которая ему поставлена в соответствие, поэтому удобнее всего так ребро и обозначать - (или –, порядок перечисления вершин не имеет значения).

Мощность множества V – число вершин графа – обозначим буквой . Число ребер графа обозначим буквой .

Проще всего вершины перенумеровать и обозначать каждую вершину её номером. Граф можно нарисовать, если вершины изображать кружками, а ребра – линиями, соединяющими соответствующие пары вершин. На рис. 1 показан простой граф с 4 вершинами и 5 ребрами.

		Рис. 1

Рис. 2

,

.

Говорят, что ребро инцидентно вершинам и и v, а вершины и и v инцидентны ребру . По-другому говорят, что ребро соединяет вершины и и v, авершины и и v являются концами ребра е.

Вершины, инцидентные одному и тому же ребру, называются смежными. Так же смежными называются ребра, инцидентные одной и той же вершине..

Множество вершин графа, смежных данной вершине v, обозначим ,

Если у ребра выделяются первая вершина – вершина и вторая вершина – вершина , ребро становится ориентированным и называется дугой. Граф G с дугами вместо ребер называют ориентированным графом или орграфом..

Дугу на диаграмме изображают линией со стрелкой. Дуга ориентирована в направлении от вершины и (первой вершины упорядоченной пары ) к вершине v (второй вершины упорядоченной пары ).

Ребро заменяет собой две разнонаправленные дуги. Две стрелки на ребре, как правило, не рисуются. На рис. 2 показан ориентированный граф с множеством вершин и множеством дуг .

На рис. 3 показаны псевдограф и мультиграф. Кратные ребра мультиграфа соединяют одну и ту же пару вершин, концы петли соединяют одну и ту же вершину.

Рис. 3

В дальнейшем, если не будет оговорено противное, мы ограничимся рассмотрением простых графов.

Определение. Степенью вершины v неориентированного графа называется число ребер, инцидентных этой вершине. Вершина степени 0 называется изолированной; вершина степени 1 – висячей.

Множество вершин графа, смежных с данной вершиной , обозначим .

Утверждение. (Теорема Эйлера). Сумма степеней всех вершин данного графа равна удвоенному числу ребер графа

Доказательство. При подсчете суммы степеней вершин каждое ребро считается дважды, так как каждое ребро простого графа инцидентно ровно двум вершинам.

Следствие. Во всяком графе число вершин нечетной степени четно.

Доказательство. Если бы это было не так, то сумма степеней вершин графа оказалось бы нечетным числом, что невозможно.

Определение. Степенью выхода вершины v ориентированного графа называют число дуг, выходящих из этой вершины. Если = 0, то вершина v называется стоком.

Определение. Степенью входа вершины v ориентированного графа называют число дуг, входящих в эту вершину. Если = 0, то вершина v называется источником.

Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 476 | Нарушение авторских прав