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

66463. Шляхи покращення банківського кредитування фізичних осіб 713.5 KB
  Об'єктивні відхилення фактичної потреби господарюючих суб'єктів у фінансуванні їх господарської діяльності від наявності (надлишку або нестачі) вільних ресурсів залежать від багатьох факторів, серед яких: капіталомісткість виробничої діяльності; сезонність виробництва...
66465. Повышение эффективности базового обучения информатике за счет предоставления её теоретических образующих 1.19 MB
  Соответствующая программная среда позволила вести разработки так называемых интеллектуальных обучающих систем (ИОС). Если традиционные АУК считаются порождением бихевиористической теории обучения, то ИОС связывают с более глубокими психологическими теориями...
66466. Ефективність інфузійної терапії при дегідратації у собак в умовах приватної ветеринарної клініки «Доктор - Вет» м. Дніпропетровська» 3.86 MB
  Дослідити клінічний статус та визначити найбільш інформативні морфологічні показники крові собак за дегідратації; експериментально обґрунтувати ефективні схеми використання комбінованої інфузійної терапії у собак за дегідратації;
66467. Проблематика и система образов романа «Между двух зорь» сквозь призму исторических событий и религиозно-философской мысли России конца XIX – начала XX веков 429 KB
  Прозаик поэт драматург переводчик литературовед всё это соединилось в Иване Алексеевиче Новикове 1877-1959. Новиков оставил большое творческое наследие которое к сожалению было предано забвению но в последние годы оно начинает открываться заново. Перед нами же встала проблема не столько второстепенности...
66469. Оценка эффективности внешнеэкономической деятельности ОАО “ММК им. Ильича” 552.61 KB
  Маркетинг внешнеэкономической деятельности предприятия. Изучение возможностей предприятия. Задачи дипломной работы заключаются в следующем: проведение маркетингового изучения конкурентной среды предприятия; анализ потенциала предприятия...
66471. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСОНАЛОМ НА ПРЕДПРИЯТИИ 1.23 MB
  Одним из главных результатов современного этапа научно-технической революции стало превращение человека в главную движущую силу производства поэтому сегодня для организации ее персонал является основным богатством. В рамках этого подхода человек стал рассматриваться...