67601

Задача поиска маршрутов в графе (путей в орграфе)

Задача

Математика и математический анализ

Исходя из некоторой вершины всегда следовать по тому ребру которое не было пройдено или было пройдено в противоположном направлении. 3 Для всякой вершины отмечать ребро по которому в вершину попали в первый раз 4 Исходя из некоторой вершины идти по первому заходящему в ребру лишь тогда когда нет других...

Русский

2014-09-12

362.5 KB

10 чел.

Лекция №10

Задача поиска маршрутов в графе (путей в орграфе)

Алгоритм Тэрри поиска маршрута в связном графе, соединяющего вершины  и  .

Правила.

1) Идя по произвольному ребру всегда отмечать направление его прохождения.

2) Исходя из некоторой вершины  всегда следовать по тому ребру, которое не было пройдено или было пройдено в противоположном направлении.

3) Для всякой вершины  отмечать ребро по которому в вершину попали в первый раз

4) Исходя из некоторой вершины  идти по первому заходящему в  ребру лишь тогда, когда нет других возможностей.

Замечание: из полученного пути можно выделить простую цепь.

Поиск оптимального пути (маршрута) (т.е пути с наименьшим числом дуг или ребер)

Утверждения:

1) каждый минимальный путь (маршрут) является простой цепью

Доказательство.

Пусть  минимальный путь в орграфе D, не являющийся простой цепью. Тогда  i и j такие, что  и vi=vj. Рассмотрим путь . Его длина меньше, чем , что противоречит предположению.

2) (о минимальности подпути минимального пути). Пусть  - минимальный путь (маршрут) в орграфе D (в графе G). Тогда для  i и j таких, что  путь (маршрут)  тоже является минимальным.

Доказательство. Предположим, что  не является оптимальным, тогда  т.ч. он короче чем . Тогда заменив  на  в  можно найти более короткий, чем  путь  не является минимальным. Пришли к противоречию.

Пусть  орграф - некоторая вершина .

Обозначим - образ вершины ;

- прообраз вершины ;

- образ множества вершин V1 ;

прообраз множества вершин V1.

Для неориентированного графа образ и прообраз совпадают.

Пусть  граф .

Обозначим - образ вершины ;

- образ множества вершин V1.

Пусть  орграф с n2 вершинами и v,w (vw) – заданные вершины из V 

Алгоритм поиска минимального пути из  в  в орграфе D

(алгоритм фронта волны).

1) Помечаем вершину  индексом 0, затем помечаем вершины образу вершины  индексом 1. Обозначаем их FW1 (v). Полагаем k=1.

2) Если  или k=n-1, и одновременно то вершина  не достижима из . Работа алгоритма заканчивается.

В противном случае продолжаем:

3) Если , то переходим к шагу 4.

В противном случае мы нашли минимальный путь из  в  и его длина =k. Последовательность вершин

есть этот минимальный путь. Работа завершается.

4) Помечаем индексом k+1 все непомеченные вершины, которые принадлежат образу множества вершин c индексом k. Множество вершин с индексом k+1 обозначаем . Присваиваем k:=k+1 и переходим к 2).

Замечания

Множество  называется фронтом волны kго уровня.

Вершины  могут быть выделены неоднозначно, что соответствует случаю, если  несколько min путей из  в .

Пример 1. Дана матрица смежности. Найти минимальный путь из v1 в v6.

Исх\вход

0

0

0

1

1

0

1

0

0

1

1

1

1

1

0

1

1

1

0

1

1

0

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

0

0

2

2

1

1

3

,  

Пример 2. Дан орграф.

Задание. Найти минимальный путь из v1 в v6.

Матрица смежности

Исх\вход

0

0

0

1

1

0

1

0

0

0

1

1

1

1

0

1

1

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

2

1

1

3

Расстояния в графе

Пусть - граф (или псевдограф).

Расстоянием между вершинами  наз. min длина пути между ними. .

Расстояние в графе удовл. аксиомам метрики

1) ,

2)  (не орграф)

3)

4)  в связном графе ( в орграфе, если не  пути).

Пример

1

2

3

4

5

6

1

1

1

0

0

21

0

2

0

0

1

0

0

0

3

0

0

0

0

0

1

4

1

1

0

0

0

0

5

0

0

1

1

0

0

6

0

1

0

0

0

0

Из 1

0

1

2

2

1

3

Из 2

0

1

2

Из 3

2

0

1

Из 4

1

1

2

0

2

3

Из 5

2

3

1

1

0

2

Из 6

1

2

0

опр || Пусть  связный граф (или псевдограф).

Величина  - называется диаметром графа G.

Пусть .

Величина  - называется максимальным удалением (эксцентриситетом) в графе G от вершины .

Радиусом графа G наз. величина

Любая верш.  такая, что  наз. центром графа G.

                          

Матрица смежности

0

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

0

0

0

1

0

Матрица расстояний

0

1

2

2

3

1

0

1

1

2

2

1

0

1

2

2

1

1

0

1

3

2

2

1

0

Центры в вершинах 2,3,4

Примеры.

Матрица смежности

1

2

3

4

5

6

1

0

1

0

0

1

0

2

1

0

0

1

0

1

3

0

0

0

0

1

1

4

0

1

0

0

1

0

5

1

0

1

1

0

0

6

0

1

1

0

0

0

Матрица расстояний

1

2

3

4

5

6

1

0

1

2

2

1

2

2

1

0

2

1

2

1

3

2

2

0

2

1

1

4

2

1

2

0

1

2

5

1

2

1

1

0

2

6

2

1

1

2

2

0

, центр - все вершины


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

24525. Странично-сегментное распределение оперативной памяти 42.01 KB
  Каждый сегмент в свою очередь делится на виртуальные страницы которые нумеруются в пределах сегмента. Оперативная память делится на физические страницы. Перемещение данных между памятью и диском осуществляется не сегментами а страницами. При этом часть страниц процесса размещается в оперативной памяти а часть на диске.
24526. Кэш-память. Принцип функционирования кэш-памяти 127.2 KB
  Кэшпамять. Принцип функционирования кэшпамяти. Кэширование данных. Кэшпамять.
24527. Способы отображения оперативной памяти на кэш (случайное, детерминированное, комбинированное отображение) 170.7 KB
  Способы отображения оперативной памяти на кэш случайное детерминированное комбинированное отображение. Способы отображения основной памяти на КЭШ. Алгоритмы поиска и замещения данных в КЭШ непосредственно зависят от способа отображения основной памяти на КЭШпамять. При кэшировании данных из оперативной памяти широко используются две основные схемы отображения: случайное и детерминированное отображение.
24528. Физическая организация устройств ввода-вывода 13.35 KB
  Устройства вводавывода УВВ делятся на два типа: блокориентированные устройства и байториентированные устройства. Блокориентированные устройства хранят информацию в блоках фиксированного размера каждый из которых имеет свой собственный адрес. Байториентированные устройства не адресуемы и не позволяют производить операцию поиска они генерируют или потребляют последовательность байтов. Однако некоторые внешние устройства не относятся ни к одному классу например часы которые с одной стороны не адресуемы а с другой стороны не...
24529. Принципы организации программного обеспечения ввода-вывода 70.42 KB
  Принципы организации программного обеспечения вводавывода.2 Организация программного обеспечения вводавывода. Программное обеспечение вводавывода состоит из нескольких иерархических уровней. Иерархическая структура программного обеспечения позволяет учесть все особенности каждого конкретного устройства вводавывода и при этом обеспечить единое логическое представление и унифицированный интерфейс для устройств всех типов.
24530. Физическая организация файловой системы. Структура жесткого диска 108.27 KB
  Логическая организация файла. Пользователи дают файлам символьные имена при этом учитываются ограничения ОС на используемые символы и на длину имени. Например в файловой системе NTFS имя файла может содержать до 255 символов не считая завершающего нулевого символа. Чтобы приложения могли обращаться к файлам в соответствии с принятыми ранее соглашениями файловая система должна уметь предоставлять эквивалентные короткие имена псевдонимы файлам имеющим длинные имена.
24531. Физическая организация файловой системы. Структура жесткого диска 33.35 KB
  Структура жесткого диска. Файл очень часто разбросан кусочками по всему диску причем это разбиение никак не связано с логической структурой файла например его отдельная логическая запись может быть расположена в несмежных секторах диска. Рассмотрим физическую структуру жесткого диска и физическую организацию файла т. Структура жесткого диска.
24532. Физическая организация и адресация файла. Права доступа к файлу 109.92 KB
  Физическая организация и адресация файла.Физическая организация и адресация файла. Важным компонентом физической организации файловой системы является физическая организация файла то есть способ размещения файла на диске. Основными критериями эффективности физической организации файлов являются: скорость доступа к данным; объем адресной информации файла; степень фрагментации дискового пространства; максимально возможный размер файла.
24533. Общая модель файловой системы 28.03 KB
  Общая модель файловой системы Задачей символьного уровня является определение по символьному имени файла его уникального имени. В других файловых системах в которых один и тот же файл может иметь несколько символьных имен на данном уровне просматривается цепочка каталогов для определения уникального имени файла. В файловой системе UNIX например уникальным именем является номер индексного дескриптора файла inode. На следующем базовом уровне по уникальному имени файла определяются его характеристики: права доступа адрес размер и другие.