Как доказать что граф связный

Теория графов — связность

Возможен ли переход графа из одной вершины в другую, определяется тем, как граф связан. Связность является основной концепцией в теории графов. Связность определяет, подключен ли график или нет. Он имеет подтемы, основанные на ребре и вершине, известные как связность ребер и вершин. Давайте обсудим их подробно.

связь

Пример 1

На следующем графике можно перейти от одной вершины к любой другой вершине. Например, можно перейти от вершины «а» к вершине «е», используя путь «ab-e».

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Пример 2

В следующем примере переход от вершины ‘a’ к вершине ‘f’ невозможен, поскольку между ними нет прямого или косвенного пути. Следовательно, это несвязный граф.

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Cut Vertex

Пусть ‘G’ связный граф. Вершина V ∈ G называется разрезанной вершиной из «G», если «G-V» (исключить «V» из «G») приводит к несвязному графу. Удаление вырезанной вершины из графа разбивает ее на два или более графа.

Примечание. Удаление обрезанной вершины может привести к отключению графа.

Связный граф ‘G’ может иметь не более (n – 2) вершин среза.

пример

На следующем графике вершины ‘e’ и ‘c’ являются вырезанными вершинами.

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Удалив «е» или «с», граф станет несвязным графом.

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связныйКак доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Без ‘g’ нет пути между вершиной ‘c’ и вершиной ‘h’ и многими другими. Следовательно, это несвязный граф с разрезанной вершиной в виде «е». Точно так же ‘c’ также является вершиной разреза для приведенного выше графа.

Cut Edge (Мост)

Пусть ‘G’ связный граф. Ребро «e» ∈ G называется отрезанным ребром, если «G-e» приводит к несвязному графу.

Если удаление ребра в графе приводит к двум или более графам, то это ребро называется Cut Edge.

пример

На следующем графике край обрезки равен [(c, e)]

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Удаляя ребро (c, e) из графа, он становится несвязным графом.

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связныйКак доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

В приведенном выше графике удаление ребра (c, e) разбивает граф на два, что является ничем иным, как несвязным графом. Следовательно, ребро (c, e) является отрезанным ребром графа.

Примечание. Пусть «G» — связный граф с «n» вершинами, тогда

отрезок e ∈ G тогда и только тогда, когда ребро «e» не является частью какого-либо цикла в G.

Максимально возможное количество режущих кромок равно n-1.

всякий раз, когда существуют ребра среза, вершины среза также существуют, потому что по крайней мере одна вершина среза является вершиной среза.

если вершина разреза существует, то край разреза может существовать или не существовать.

отрезок e ∈ G тогда и только тогда, когда ребро «e» не является частью какого-либо цикла в G.

Максимально возможное количество режущих кромок равно n-1.

всякий раз, когда существуют ребра среза, вершины среза также существуют, потому что по крайней мере одна вершина среза является вершиной среза.

Источник

Лекция 13. Графы

4.2. Связность

Маршруты

Определение 4.9. Последовательность из Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный ребер графа (не обязательно различных) называется маршрутом длины Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный, если любые два рядом стоящие в этой последовательности ребра смежные. Кроме того, если эти два рядом стоящие ребра ориентированные, то в инцидентную им вершину ребро, стоящее слева, должно входить, а ребро, стоящее справа, из нее выходить.

только из одной вершины графа.

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Связные компоненты

Пусть задан неориентированный граф. Граф называется связным, если любые две несовпадающие вершины графа соединены маршрутом. Очевидно, что для связности графа необходимо и достаточно, чтобы произвольная фиксированная вершина графа соединялась маршрутом с каждой из оставшихся вершин этого графа.

Отношение связности рефлексивно (вершина всегда связана сама с собой), симметрично (из связности вершины Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный с вершиной Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный следует связность вершины Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный с вершиной Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный) и транзитивно (если вершины Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный, Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный и вершины Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный, Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный связаны, то связаны и вершины Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный,Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный). Таким образом, отношение связности для вершин есть отношение эквивалентности. Поэтому существует такое разбиение множества вершин графа на попарно непересекающиеся подмножества (классы эквивалентности), что все вершины в каждом подмножестве связаны, а вершины из различных подмножеств не связаны. Каждое такое подмножество вершин графа вместе с ребрами, инцидентными этим вершинам, образует связный подграф. Следовательно, неориентированный граф представим единственным образом в виде объединения непересекающихся связных подграфов. Эти подграфы наКак доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связныйзывают связными компонентами рассматриваемого графа. Связный граф является своей единственной компонентой связности. На рис.4.21 изображен граф, который имеет три компоненты связности.

Теперь обратимся к ориентированному графу. Если в орграфе существует маршрут, связывающий вершины Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный и Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный, то говорят, что вершина Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный достижима из вершины Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный. Любая вершина считается достижимой из себя самой. Вершина орграфа называется источником, если из нее достижима любая вершина орграфа.

Связность ориентированных графов определяется в принципе так же, как и неориентированных, те есть без учета направления дуг. Специфичным для орграфа (или смешанного графа) является понятие сильной связности.

Орграф называется сильным (или сильносвязным), если любые две его вершины достижимы друг из друга. Орграф называется односторонним (или одностороннесвязным), если для любой пары его вершин, по меньшей мере, одна из них достижима из другой.

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Рис.4.22 Рис.4.22 Рис.4.22

В некоторых задачах существенно требование сильной связности графа. Например, граф, представляющий план города с односторонним движением по некоторым улицам, должен быть сильно связанным, так как, в противном случае, нашлись бы вершины (площади и перекрестки), между которыми нельзя было бы проехать по городу без нарушения правил движения.

Маршрут, содержащий все вершины орграфа, называется остовным.

Теорема 4.5. Орграф является сильным тогда и только тогда, когда в нем есть остовный контур, является односторонним тогда и только тогда, когда в нем есть остовный путь.

Отношение взаимной достижимости вершин орграфа рефлексивно, симметрично и транзитивно. Как отношение эквивалентности оно разбивает множество вершин орграфа на классы эквивалентности, объединяя в один класс все вершины, достижимые друг из друга. Вершины, входящие в такие классы, вместе с дугами, им инцидентными, обе концевые вершины которых принадлежат этому же классу, образуют подграфы, называемые сильными (или сильносвязнными) компонентами орграфа.

Орграф называется несвязным, когда его неориентированный дубликат не является связным графом.

Орграф, изображенный на рис. 4.25, имеет четыре сильные компоненты с множествами вершин Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный, Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный, Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный, Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный. В орграфе могут быть дуги, не входящие ни в одну из его сильных компонент, например, дуги Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный, Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный, Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связныйКак доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный и Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный у орграфа на рис. 4. 25.

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Вершинная связность и реберная связность

Сопоставляя, например, полный граф шестого порядка и его любой связный суграф, интуитивно ясно, что сам полный граф «сильнее» связан, чем его суграф. Далее речь пойдет о понятиях, характеризующих степень связности графа.

Рассмотрим граф, вершины которого соответствуют неким технологическим объектам, а ребра показывают, какие объекты могут взаимодействовать либо непосредственно друг с другом, либо опосредованно через другие объекты. Технологическая система, представленная этим графом, считается функционирующей, если каждая пара ее объектов связана между собой. В этом случае система должна иметь связный граф. Важной характеристикой системы является ее надежность (живучесть), под которой обычно понимается способность системы функционировать при выходе из строя одного или нескольких объектов и (или) нарушения связи между некоторыми из них. Очевидно, что менее надежной следует считать ту систему, которая перестает функционировать при выходе из строя меньшего количества ее элементов. Оказывается, оценить степень надежности такой системы могут помочь те понятия, о которых упоминалось чуть выше и которые сейчас будут определены.

Определение 4.10. Числом вершинной связности (или просто числом связности) Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный графа Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный называется число, равное наименьшему числу вершин, удаление которых приводит к несвязному или одновершинному графу.

Граф Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный, представленный на рис. 4.26, связен, но он перестает быть связным, если удалить вершину 4. Поэтому Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный.

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связныйКак доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Можно нарушить связность графа, удаляя некоторые его ребра (дуги). У графа Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный (рис. 4.26) для этого придется удалить не менее трех ребер. Например, граф Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный распадается на две компоненты после удаления ребер 4&5, 4&6, 4&7.

Определение 4.11. Числом реберной связности Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный графа Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный называется число, равное наименьшему числу ребер, удаление которых приводит к несвязному графу. Число реберной связности одновершинного графа полагается равным нулю.

Выше мы показали, что для графа Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный (рис. 4.26) Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный.

Ребро Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный графа Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный называется мостом, если его удаление увеличивает число компонент связности графа.

Возвращаясь к технологической системе, речь о которой шла вначале, отметим, что число вершинной связности и число реберной связности ее графа отражают чувствительность системы к повреждениям, а точки сочленения и мосты графа системы указывают на наиболее уязвимые места системы.

Граф называется неразделимым, если он связный и не имеет точек сочленения. Граф, имеющий хотя бы одну точку сочленения, является разделимым и называется сепарабельным. Он разбивается на блоки, каждый из которых представляет собой максимальный неразделимый подграф.

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связныйКак доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

На рис. 4.28 показаны блоки Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный, Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный, Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный графа на рис. 4.26.

Если Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный есть минимальная степень вершин графа Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный, то очевидно, что Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный, поскольку удаление всех ребер, инцидентных данной вершине, приводит к увеличению числа компонент связности графа.

Теорема 4.6. Для любого графа Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный справедливы неравенства:

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный.

Граф Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный называется k-связным, если Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный, реберно— k-связным, если Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный.

Граф Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный, изображенный на рис. 4.26, 1-связен и реберно-3-связен.

Источник

Связность в графах

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Рассмотрим вопрос о связности в графах. Пусть G(X) – неори­ентированный граф. Две вершины хi и xj называются связными, если существует цепь S с концами хi и xj. Если S проходит через некото­рую вершину xk более одного раза, то можно удалить цикл в верши­не xk из цепи S. Отсюда следует, что вершины, связанные цепью, связаны элементарной цепью.

Неориентированный граф называется связным, если любая па­ра его вершин связана. Отношение связности для вершин графа есть отношение эквивалентности
(xi

Компонентой связ­ности неориентирован­ного графа G(X) называ­ется подграф НА(А) графа G(X) с множеством вер­шин А Ì X и множеством ребер в G(X), инцидент­ных только вершинам из А, причем ни одна вершина xi Î А не смежна с вершинами из множества Х \ А (рис. 3.12).

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Рис. 3.12. Граф с двумя компонентами связности

Ориентированный граф называется сильно связным, если для любой пары вершин найдется путь, соединяющий их.

Компонентой сильной связности ориентированного графа G(X) называется подграф НА(А) графа G(Х) (подчиняющийся опре­делению сильно связного графа) с множеством вершин А Ì Х и мно­жеством дуг, имеющих начало и конец в А, причем ни одна из вер­шин хi Î А и хj Î X \ А не смежны между собой (рис. 3.13).

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Рис. 3.13. Ориентированный граф с двумя компонентами сильной связности

Очевидно, что ориентированный граф G(X) сильно связан то­гда и только тогда, когда он имеет одну компоненту связности.

На практике широко используются такие виды графов, как де­ревья и прадеревья.

Деревом называется конечный связный неориентированный граф, состоящий, по крайней мере, из двух вершин и не содержащий циклов. Такой граф не имеет петель и кратных ребер (рис. 3.14).

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Ветвями дерева называются ребра графа, вхо­дящие в дерево. Хордами дерева называются ребра, входящие в граф, дополнительный к данному дереву. Лагранжевым дере­вом называется дерево, все ветви которого имеют общую вершину.

Лесомназывается несвязный граф, каждая компонента связно­сти которого является деревом.

Прадеревом называется ориентированный граф G(X) с корнем х0 Î X, если в каждую вершину хi ¹ х0i Î X) заходит ровно одна дуга, а в корень х0 не заходит ни одна дуга. Прадерево не содержит контуров (рис.3.15).

Источник

Связный граф

Связный граф — граф, содержащий ровно одну компоненту связности. Это означает, что между любой парой вершин этого графа существует как минимум один путь.

Содержание

Примеры применения

Прямым применением теории графов является теория сетей — и её приложение — теория электронных сетей. Например, все компьютеры, включенные в сеть Интернет, образуют связный граф, и хотя отдельная пара компьютеров может быть не соединена напрямую (в формулировке для графов — не быть соединены ребром), от каждого компьютера можно передать информацию к любому другому (есть путь из любой вершины графа в любую другую).

Связность для ориентированных графов

В ориентированных графах различают несколько понятий связности.

Ориентированный граф называется сильно-связным, если в нём существует (ориентированный) путь из любой вершины в любую другую, или, что эквивалентно, граф содержит ровно одну сильно связную компоненту.

Ориентированный граф называется слабо-связным, если является связным неориентированный граф, полученный из него заменой ориентированных рёбер неориентированными.

Некоторые критерии связности

Здесь приведены некоторые критериальные (эквивалентные) определения связного графа:
Граф называется односвязным (связным), если:

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Связный граф» в других словарях:

связный граф — — [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия EN connected graph … Справочник технического переводчика

Связный граф — 8. Связный граф По ГОСТ 19880 74 Источник: ГОСТ 23070 78: Анализ и оптимизация на ЭВМ радиоэлектронных схем. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

граф — Графическое изображение электрической цепи, в котором ветви электрической цепи представлены отрезками, называемыми ветвями графа, а узлы электрической цепи — точками, называемыми узлами графа. [ГОСТ Р 52002 2003] граф Основное понятие и… … Справочник технического переводчика

Граф — [graph] основное понятие и объект изучения теории графов, математически определяется двояко. С одной стороны как совокупность двух множеств: множества элементов x Î X и множества соответствий, отношений между этими элементами t Î T. С другой… … Экономико-математический словарь

Граф (математика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Граф (значения). Неориентированный граф с шестью вершинами и семью рёбрами В математической теории графов и информатике граф это совокупность непустого множества вершин и множества пар… … Википедия

Граф (теория графов) — Неориентированный граф с шестью вершинами и семью рёбрами В математической теории графов и информатике граф это совокупность объектов со связями между ними. Объекты представляются как вершины, или узлы графа, а связи как дуги, или рёбра. Для… … Википедия

Связный список — В информатике, связный список базовая динамическая структура данных, состоящая из узлов, каждый из которых содержит как собственно данные, так и одну или две ссылки («связки») на следующий и/или предыдущий узел списка.[1] Принципиальным… … Википедия

Вершина (граф) — Здесь собраны определения терминов из теории графов. Курсивом выделены ссылки на термины в этом словаре (на этой странице). # А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф … Википедия

Источник

Графы. Применение графов к решению задач

1. Методические рекомендации к теме “Графы”.

Понятие графа целесообразно вводить после того, как разобрано несколько задач, подобных задаче 1, решающее соображение в которых – графическое представление. Важно, чтобы ученики сразу осознали, что один и тот же граф может быть нарисован разными способами. Строгое определение графа, на мой взгляд, давать не нужно, т.к. оно слишком громоздко и это только затруднит обсуждение. На первых порах хватит и интуитивного понятия. При обсуждении понятия изоморфизма можно решить несколько упражнений на определение изоморфных и неизоморфных графов. Одно из центральных мест темы – теорема о четности числа нечетных вершин. Важно, чтобы ученики до конца разобрались в ее доказательстве и научились применять к решению задач. При разборе нескольких задач рекомендую не ссылаться на теорему, а фактически повторять ее доказательство. Чрезвычайно важно также понятие связности графа. Содержательным соображением здесь является рассмотрение компоненты связности, на это необходимо обратить особое внимание. Эйлеровы графы – тема почти игровая.

Первая и главная цель, которую нужно преследовать при изучении графов, –научить школьников видеть граф в условии задачи и грамотно переводить условие на язык теории графов. Не стоят рассказывать обе всем на нескольких занятиях подряд. Лучше разнести занятия по времени на 2–3 учебных года. (Прилагается разработка занятия “Понятие графа. Применение графов к решению задач” в 6 классе).

2. Теоретический материал к теме “Графы”.

Графы – замечательные математические объекты, с их помощью можно решать очень много различных, внешне не похожих друг на друга задач. В математике существует целый раздел – теория графов, который изучает графы, их свойства и применение. Мы же обсудим только самые основные понятия, свойства графов и некоторые способы решения задач.

Рассмотрим две задачи.

Решение: Нарисуем схему условия: планеты изобразим точками, а маршруты ракет – линиями.

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Теперь сразу видно, что долететь с Земли до Марса нельзя.

Задача 2. Доска имеет форму двойного креста, который получается, если из квадрата 4×4 убрать угловые клетки.

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Решение: Занумеруем последовательно клетки доски:

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

А теперь с помощью рисунка покажем, что такой обход таблицы, как указано в условии, возможен:

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Мы рассмотрели две непохожие задачи. Однако решения этих двух задач объединяет общая идея – графическое представление решения. При этом и картинки, нарисованные для каждой задачи, оказались похожими: каждая картинка – это несколько точек, некоторые из которых соединены линиями.

Такие картинки и называются графами. Точки при этом называются вершинами, а линии – ребрами графа. Заметим, что не каждая картинка такого вида будет называться графом. Например. если вас попросят нарисовать в тетради пятиугольник, то такой рисунок графом не будет. Будем называть что рисунок такого вида, как в предыдущих задачах, графом, если есть какая-то конкретная задача для которой такой рисунок построен.

Другое замечание касается вида графа. Попробуйте проверить, что граф для одной и той же задачи можно нарисовать разными способами; и наоборот для разных задач можно нарисовать одинаковые по виду графы. Здесь важно лишь то, какие вершины соединены друг с другом, а какие – нет. Например, граф для задачи 1 можно нарисовать по-другому:

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Такие одинаковые, но по-разному нарисованные графы, называются изоморфными.

Степени вершин и подсчет числа ребер графа

Запишем еще одно определение: Степенью вершины графа называется количество выходящих из нее ребер. В связи с этим, вершина, имеющая четную степень, называется четной вершиной, соответственно, вершина, имеющая нечетную степень, называется нечетной вершиной.

С понятием степени вершины связана одна из основных теорем теории графов –теорема о честности числа нечетных вершин. Докажем ее мы немного позднее, а сначала для иллюстрации рассмотрим задачу.

Решение: Допустим, что такое соединение телефонов возможно. Тогда представим себе граф, в котором вершины обозначают телефоны, а ребра – провода, их соединяющие. Подсчитаем, сколько всего получится проводов. К каждому телефону подключено ровно 5 проводов, т.е. степень каждой вершины нашего графа – 5. Чтобы найти число проводов, надо просуммировать степени всех вершин графа и полученный результат разделить на 2 (т.к. каждый провод имеет два конца, то при суммировании степеней каждый провод будет взят 2 раза). Но тогда количество проводов получится разным Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный. Но это число не целое. Значит наше предположение о том, что можно соединить каждый телефон ровно с пятью другими, оказалось неверным.

Ответ. Соединить телефоны таким образом невозможно.

Теорема: Любой граф содержит четное число нечетных вершин.

Доказательство: Количество ребер графа равно половине суммы степеней его вершин. Так как количество ребер должно быть целым числом, то сумма степеней вершин должна быть четной. А это возможно только в том случае, если граф содержит четное число нечетных вершин.

Есть еще одно важное понятие, относящееся к графам – понятие связности.

Граф называется связным, если из любые две его вершины можно соединить путем, т.е. непрерывной последовательностью ребер. Существует целый ряд задач, решение которых основано на понятии связности графа.

Задача 4. В стране Семерка 15 городов, каждый из городов соединен дорогами не менее, чем с семью другими. Докажите, что из каждого города модно добраться в любой другой.

Доказательство: Рассмотрим два произвольных А и В города и допустим, что между ними нет пути. Каждый из них соединен дорогами не менее, чем с семью другими, причем нет такого города, который был бы соединен с обоими рассматриваемыми городами (в противном случае существовал бы путь из A в B). Нарисуем часть графа, соответствующую этим городам:

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Теперь явно видно, что мы получили не менее различных 16 городов, что противоречит условию задачи. Значит утверждение доказано от противного.

Если принять во внимание предыдущее определение, то утверждение задачи можно переформулировать и по-другому: “Доказать, что граф дорог страны Семерка связен.”

Теперь вы знаете, как выглядит связный граф. Несвязный граф имеет вид нескольких “кусков”, каждый из которых – либо отдельная вершина без ребер, либо связный граф. Пример несвязного графа вы видите на рисунке:

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Каждый такой отдельный кусок называется компонентой связности графа. Каждая компонента связности представляет собой связный граф и для нее выполняются все утверждения, которые мы доказали для связных графов. Рассмотрим пример задачи, в которой используется компонента связности:

Задача 5. В Тридевятом царстве только один вид транспорта – ковер-самолет. Из столицы выходит 21 ковролиния, из города Дальний – одна, а из всех остальных городов, – по 20. Докажите, что из столицы можно долететь в город Дальний.

Доказательство: Понятно, что если нарисовать граф ковролиний Царства, то он может быть несвязным. Рассмотрим компоненту связности, которая включает в себя столицу Царства. Из столицы выходит 21 ковролиния, а из любых других городов, кроме города Дальний – по 20, поэтому, чтобы выполнялся закон о четном числе нечетных вершин необходимо, чтобы и город Дальний входил в эту же самую компоненту связности. А так как компонента связности – связный граф, то из столицы существует путь по ковролиниям до города Дальний, что и требовалось доказать.

Вы наверняка сталкивались с задачами, в которых требуется нарисовать какую-либо фигуру не отрывая карандаш от бумаги и проводя каждую линию только один раз. Оказывается, что такая задача не всегда разрешима, т.е. существуют фигуры, которые указанным способом нарисовать нельзя. Вопрос разрешимости таких задач также входит в теорию графов. Впервые его исследовал в 1736 году великий немецкий математик Леонард Эйлер, решая задачу о Кенигсбергских мостах. Поэтому графы, которые можно нарисовать указанным способом, называются Эйлеровыми графами.

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Решение. Если мы будем рисовать граф так, как сказано в условии, то в каждую вершину, кроме начальной и конечной, мы войдем столько же раз, сколько выйдем из нее. То есть все вершины графа, кроме двух должны быть четными. В нашем же графе имеется три нечетные вершины, поэтому его нельзя нарисовать указанным в условии способом.

Сейчас мы доказали теорему об Эйлеровых графах:

Теорема: Эйлеров граф должен иметь не более двух нечетных вершин.

И в заключение – задача о Кенигсбергских мостах.

Задача 7. На рисунке изображена схема мостов города Кенигсберга.

Можно ли совершить прогулку так, чтобы пройти по каждому мосту ровно 1 раз?

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

3. Задачи к теме “Графы”

Понятие графа.

1. На квадратной доске 3×3 расставлены 4 коня так, как показано на рис.1. Можно ли сделав несколько ходов конями, переставить их в положение, показанное на рис.2?

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Рис. 1Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Решение. Занумеруем клетки доски, как показано на рисунке:

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

Каждой клетке поставим в соответствие точку на плоскости и, если из одной клетки можно попасть в другую ходом шахматного коня, то соответствующие точки соединим линией. Исходная и требуемая расстановки коней показаны на рисунках:

Как доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связныйКак доказать что граф связный. Смотреть фото Как доказать что граф связный. Смотреть картинку Как доказать что граф связный. Картинка про Как доказать что граф связный. Фото Как доказать что граф связный

При любой последовательности ходов конями порядок их следования, очевидно, измениться не может. Поэтому переставить коней требуемым образом невозможно.

Решение. Поставив в соответствие каждому городу точку и соединив точки линией, если сумма цифр делится на 3, получим граф, в котором цифры 3, 5, 9 связаны между собой, но не связаны с остальными. Значит долететь из города 1 в город 9 нельзя.

Степени вершин и подсчет числа ребер.

3. В государстве 100 городов к из каждого города выходит 4 дороги. Сколько всего дорог в государстве.

Решение. Подсчитаем общее количество выходящих городов дорог – 100 . 4 = 400. Однако при таком подсчете каждая дорога посчитана 2 раза – она выходит из одного города и входит в другой. Значит всего дорог в два раза меньше, т.е. 200.

Ответ. Нет (теорема о четности числа нечетных вершин).

Ответ. Нет, не может.

6. Может ли в государстве, в котором из каждого города выходит ровно 3 дороги, быть ровно 100 дорог?

Решение. Подсчитаем число городов. Число дорог равно числу городов х, умноженному на 3 (число выходящих из каждого города дорог) и разделенному на 2 (см. задачу 3). Тогда 100 = Зх/2 => Зх=200, чего не может быть при натуральном х. Значит 100 дорог в таком государстве быть не может.

7. Докажите, что число людей, живших когда-либо на Земле и сделавших нечетное число рукопожатий, четно.

Доказательство непосредственно следует из теоремы о четности числа нечетных вершин графа.

Связность.

8. В стране из каждого города выходит 100 дорог и из каждого города можно добраться до любого другого. Одну дорогу закрыли на ремонт. Докажите, что и теперь из любого города можно добраться до любого другого.

Доказательство. Рассмотрим компоненту связности, в которую входит один из городов, дорогу между которыми закрыли. По теореме о четности числа нечетных вершин в нее входит и второй город. А значит по-прежнему можно найти маршрут и добраться из одного из этих городов в другой.

Графы Эйлера.

9. Имеется группа островов, соединенных мостами так, что от каждого острова можно добраться до любого другого. Турист обошел все острова, пройдя по каждому мосту розно 1 раз. На острове Троекратном он побывал трижды. Сколько мостов ведет с Троекратного, если турист

а) не с него начал и не на нем закончил?
б) с него начал, но не на нем закончил?
в) с него начал и на нем закончил?

10. На рисунке изображен парк, разделенный на несколько частей заборами. Можно ли прогуляться по парку и его окрестностям так, чтобы перелезть через каждый забор розно 1 раз?

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *