34653

Введение в теорию графов

Реферат

Информатика, кибернетика и программирование

Граф – это множество вершин V и множество ребер(дуг) Е. Вершины графа - объекты любой природы; поскольку их должно быть конечное число, то мы будем обозначать их натуральными числами. Ребра (дуги) графа соединяют некоторые из его вершин. Если ребра имеют направление, то граф называется ориентированным (орграфом) – рисунок А; в противном случае он неориентированный.

Русский

2013-09-08

56 KB

5 чел.

Введение в теорию графов.

Граф – это множество вершин V и множество ребер(дуг) Е. Вершины графа - объекты любой природы; поскольку их должно быть конечное число, то мы будем обозначать их натуральными числами. Ребра (дуги) графа соединяют некоторые из его вершин. Если ребра имеют направление, то граф называется ориентированным (орграфом) – рисунок А; в противном случае он неориентированный – рисунок Б.

 

А)

Б)

 

V={1, 2, 3, 4}

Е={(1,2), (1,4), (2,3), (3,1), (4,1), (4,3)}

У орграфа дуга имеет начало и конец.

Дуга, соединяющая вершину с собой, называется петлей (вершина 3 рис.Б имеет петлю)

 

 

 Граф удобно изображать в виде рисунка, где вершины соответствуют точкам, а ребра – линиям, соединяющим соответствующие точки.

Замкнутый путь, состоящий из различных ребер, называется циклом.

Граф называется связным, если любые две его вершины соединены путем. Компонентой связности графа называется такой его связный подграф, для которого не существует другого связного подграфа, включающего данный в качестве своего подграфа. Ребро графа, удаление которого увеличивает число компонент связности, называется мотом или перешейком.

Связный граф без циклов называется деревом. Граф, все вершины и ребра которого принадлежат другому графу, называется подграфом. С помощью графа можно изобразить различные объекты: схемы шоссейных, железных дорог, электрические и электронные схемы, химические молекулы, результаты спортивных турниров, отношение между людьми, расписания работ и т.д.

Граф называется пустым, если в нем нет ребер. Граф называется полным, если любая пара вершин в нем соединена ребром. Граф называется двудольным, если множество его вершин можно разбить на две части таким образом, что каждое ребро соединяет вершины различных долей.

1

2

3

4

1

0

1

0

1

2

0

0

1

0

3

1

0

0

0

4

1

0

1

0

Корневым деревом называют ориентированный граф, в одну вершину W которого не входит ни одна дуга, а в любую другую вершину входит ровно одна дуга. Вершину W называют корнем дерева, вершины, из которых не выходят дуги, называют листьями. Очевидно, что корень соединен с любой вершиной корневого дерева единственным путем.

Представление графов в виде матрицы смежности. Смотри таблицу: строчки – начало дуг, столбцы – конец дуг. Матрица смежности составлена по рисунку А.

Некоторые алгоритмы работают на взвешенных графах, у которых каждому ребру сопоставлено число (вес ребра) – расстояние, масса и т.д.

Поиск путей в графе:

  •  найти путь между начальной и конечной вершиной (эта задача называется задачей поиска пути в лабиринте) – поиск в ширину, поиск в глубину;
  •  найти минимальный путь между заданными вершинами (алгоритм Дейкстры, алгоритм Флойда);
  •  найти максимальный путь между заданными вершинами;
  •  найти цикл Эйлера:

Граф, в котором найдется маршрут, начинающийся и заканчивающийся в одной вершине, и проходящий по всем ребрам графа ровно один раз, называется эйлеровым графом.

Последовательность вершин через которые проходит искомый маршрут, как и сам маршрут, называется эйлеровым циклом.

Теорема: Цикл Эйлера существует тогда и только тогда, когда в нем нет вершин нечетной степени.

  •  найти цикл Гамильтона:

Граф, в котором найдется маршрут, проходящий через каждую вершину графа в точности один раз, называется гамильтоновым графом.

Гамильтоновы графы служат моделью при составлении расписания движения поездов, для телекоммуникационных сетей и т.д.

  •  поиск минимального остова:

Остовом (каркасом) графа называется его частичный граф типа дерево.




Найти число различных маршрутов из городов Х в
Y.

Program grl;

const

msa: array [1..3,1..2] of integer=((1,1),(1,1),(0,1));

msb: array [1..3,1..2] of integer=((1,0),(1,1),(1,0));

var i,j,k,l:integer;

a,b,c:array[1..3,1..2] of integer;

begin

writeln('Ввод авиамаршрутов:');

for i:=1 to 3 do

for j:=1 to 2 do

begin

if msa[i,j]<>0 then

begin

writeln('авиалинии-X',i,'Y',j);

readln(a[i,j]);

end;

end;

writeln('Ввод водных маршрутов:');

for i:=1 to 3 do

for j:=1 to 2 do

begin

if msb[i,j]<>0 then

begin

writeln('Водных маршрутов-X',i,'Y',j);

readln(b[i,j]);

end;

end;

for i:=1 to 3 do

for j:=1 to 2 do

c[i,j]:=a[i,j]+b[i,j];

writeln('Ответ: способы попадания из городов Х в город Y');

for i:=1 to 3 do

for j:=1 to 2 do

begin

writeln('X',i,'Y',j,'=',c[i,j]);

end; end.

Найти число различных маршрутов из Х в Z через Y

program grl;

var i,j,k,s:integer;

msa,a:array [1..2,1..3] of integer;

msb,b:array [1..3,1..2] of integer;

c:array [1..2,1..2] of integer;

begin

for i:=1 to 2 do

for j:=1 to 3 do

msa[i,j]:=1;msa[1,3]:=0;

for i:=1 to 3 do

for j:=1 to 2 do

msb[i,j]:=1;msb[3,2]:=0;msb[1,2]:=0;

for i:=1 to 2 do

for j:=1 to 2 do

begin

s:=0;

for k:=1 to 3 do

begin

s:=s+msa[i,k]*msb[k,j];

end;

c[i,j]:=s;

end;

writeln('Способ попадания из Х в Z');

for i:=1 to 2 do

for j:=1 to 2 do writeln('X',i,'Z',j,'=',c[i,j]);

end.

Нахождение кратчайшего пути (алгоритм Дейкстры)

program dis;

uses Crt;

const Nmax=50;

var f:text;

name:string[8];

a:word;

i,j,t,n,x,y,min,nmin:integer;

flag,d,predoc,way:array [1..Nmax] of integer;

mv:array [1..Nmax,1..Nmax] of integer;

begin

clrscr;

writeln('введите имя файла:');

readln(name);

assign(f,name);

reset(f);

read(f,a);

n:=a;

writeln('Граф с кол-вом вершин:',n);

for i:=1 to n do

begin

for j:=1 to n do

begin

read(f,a);

mv[i,j]:=a;

if (i<>j) and (a=0)

then mv[i,j]:=255;

write(mv[i,j]:4);

end;

writeln;

end;

read(f,x);

read(f,y);

write('вход-',x,'выход-',y);

close(f);

t:=x;

for i:=1 to n do

begin

flag[i]:=1;

d[i]:=mv[t,i];

predoc[i]:=0;

end;

flag[t]:=0;

for i:=1 to n-1 do

begin

min:=100;

nmin:=t;

for j:=1 to n do

begin

if (flag[j]<>0) and (min>d[j])

then begin

min:=d[j];

nmin:=j;

end;

end;

t:=nmin;

flag[t]:=0;

for j:=1 to n do

begin

if (flag[j]<>0) and (d[j]>mv[t,j]+d[t])

then

begin

d[j]:=mv[t,j]+d[t];

predoc[j]:=t;

end;

end;

end;

writeln;

if d[y]=255 then

begin

writeln('net pyti');

exit;

end

else writeln('длина кратчайшего пути=',d[y]);

{находим путь}

t:=1;

j:=y;

for i:=1 to n do

way[i]:=0;

for i:=1 to n do

begin

if (predoc[j]<>0) then

begin

t:=t+1;

j:=predoc[j];

way[t]:=j;

end;

end;

writeln('Путь:');write(x,' ');

for i:=n downto 1 do

if way[i]<>0 then write(way[i],' ');

write(y);

end.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

50965. Организация данных. Типы и структуры данных 96.5 KB
  Понятие тип данных делает манипулирование данными с использованием средств вычислительной техники абстрактным процессом и скрывает лежащее в основе обращения с ними представление их в виде двоичного кода. Виды типов данных: Аналоговые данные...
50966. Можливості використання здобутків теорії поля для моделювання та прогнозування реальної поведінки споживача 25.1 KB
  Передбачення майбутнього неможливе за багатьох обставин. Жоден екстрасенс не зможе сказати, наскільки успішним буде той чи інший товар, який підприємство планує вивести на ринок. Навіть з урахуванням безлічі математичних моделей, значної кількості змінних, залишається так звана «чорна скринька» свідомості споживача.
50967. Средства вычислительной техники. Принципы построения функциональных узлов и устройств ЭВМ 5.49 MB
  Для отечественных системотехников и специалистов в области ВТ отсутствие отечественных микросхем современного уровня компилируется допустимостью зарубежной элементной базы, поэтому Вам, как специалистам в области информационных технологий, изучение аппаратных средств ВТ, то есть цифровых узлов и устройств во всем ее разнообразии имеет большое практическое значение.
50968. Информация, сообщения, сигналы. Структурная схема системы передачи информации 66 KB
  В узком смысле кодирование это отображение дискретных сообщений сигналами в виде определенных сочетаний символов. Под помехами подразумеваются любые мешающие внешние возмущения или воздействия атмосферные помехи влияние посторонних источников сигналов а также искажения сигналов в самой аппаратуре аппаратурные помехи вызывающие случайное отклонение принятого сообщения сигнала от передаваемого. Решающее устройство помещенное после приемника осуществляет обработку принятого сигнала с целью наиболее полного извлечения из него...
50969. ИНФОРМАЦИОННАЯ МЕРА ШЕННОНА 431 KB
  Количество информации и избыточность. Пусть и случайные величины с множествами возможных значений Количество информации при наблюдении случайной величины с распределением вероятностей задается формулой Шеннона: Единицей измерения количества информации является бит который представляет собой количество информации получаемое при наблюдении случайной величины имеющей два равновероятных значения. При равномерном распределении количество информации задается формулой Хартли: . Имеются два источника информации алфавиты и...
50970. Измерение информации 79 KB
  Информация и теории информации Информация лат. Из Энциклопедии кибернетики В широком смысле отражение реального мира; В узком смысле любые сведения являющиеся объектом хранения передачи и преобразования информации. Теории информации Структурная теория информации рассматривает структуру построения отдельных информационных сообщений.
50971. Информационная мера Шеннона 440 KB
  Количество информации и избыточность Дисктретные системы передачи информации Непрерывные системы передачи информации Слайды к лекции Количество информации и избыточность Количество информации и избыточность.