Δοµές Δεδοµένων & Ανάλυση Αλγορίθµων 3ο Εξάµηνο. Γραφήµατα. (Graphs)

Σχετικά έγγραφα
f e Γράφημα (Graph) Δηµοσθένης Σταµάτης Τµήµα Πληροφορικής ΑΤΕΙ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

ΤΕΧΝΗΤΗ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗ Γλώσσες & Τεχνικές 4 ο Εξάμηνο. - Ενότητα 9 - Δημοσθένης Σταμάτης Τμήμα Πληροφορικής

Δηµοσθένης Σταµάτης Τµήµα Πληροφορικής

Ευφυείς Τεχνολογίες Πράκτορες

Γράφηµα (Graph) Εργαστήριο 10. Εισαγωγή

Τομές Γραφήματος. Γράφημα (μη κατευθυνόμενο) Συνάρτηση βάρους ακμών. Τομή : Διαμέριση του συνόλου των κόμβων σε δύο μη κενά σύνολα

Μη κατευθυνόµενα γραφήµατα. Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (1) Υπογραφήµατα.

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά. Θεωρία γράφων / γραφήµατα. Τι είναι οι γράφοι; Εφαρµογές των γράφων Γράφοι

HY118-Διακριτά Μαθηματικά

q(g \ S ) = q(g \ S) S + d = S.

Θεωρία Γραφημάτων 6η Διάλεξη

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά. Θεωρία γράφων / γραφήµατα. Τι είναι οι γράφοι; Εφαρµογές των γράφων Γράφοι

Κατευθυνόµενα γραφήµατα. Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (1) Πολυγραφήµατα (Multigraphs)

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (1)

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ

d(v) = 3 S. q(g \ S) S

Πληροφοριακά Συστήματα Διοίκησης (ΜΒΑ) Ενότητα 1: Δικτυωτή Ανάλυση (Θεωρία Γράφων)

Κατευθυνόμενα γραφήματα. Μαθηματικά Πληροφορικής 6ο Μάθημα. Βρόγχοι. Μη κατευθυνόμενα γραφήματα. Ορισμός

Κατευθυνόμενα γραφήματα. Μαθηματικά Πληροφορικής 6ο Μάθημα. Βρόχοι. Μη κατευθυνόμενα γραφήματα. Ορισμός

Τίτλος Μαθήματος: Θεωρία Γραφημάτων. Ενότητα: Εισαγωγή σε βασικές έννοιες. Διδάσκων: Λέκτορας Xάρης Παπαδόπουλος. Τμήμα: Μαθηματικών

HY118-Διακριτά Μαθηματικά. Θεωρία γράφων / γραφήματα. Τι είναι οι γράφοι; Εφαρμογές των γράφων. 23-Γράφοι

Κατευθυνόμενα γραφήματα. Μαθηματικά Πληροφορικής 6ο Μάθημα. Βρόχοι. Μη κατευθυνόμενα γραφήματα. Ορισμός

Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (3)

Απαρίθµηση Μονοπατιών. Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (3) Μονοπάτια και Κυκλώµατα Euler. Ορέστης Τελέλης

Αλγόριθµοι και Πολυπλοκότητα

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά

ΕΠΛ 211: Θεωρία Υπολογισμού και Πολυπλοκότητας. Διάλεξη 2: Μαθηματικό Υπόβαθρο

Στοιχεία Θεωρίας Γράφων (Graph Theory)

Θεωρία Γραφημάτων 1η Διάλεξη

Γράφοι. Ένας γράφος ή αλλιώς γράφηµα αποτελείται απο. Εφαρµογές: Τηλεπικοινωνιακά και Οδικά ίκτυα, Ηλεκτρονικά Κυκλώµατα, Β.. κ.ά.

Ασκήσεις στους Γράφους. 1 ο Σετ Ασκήσεων Βαθμός Μονοπάτια Κύκλος Euler Κύκλος Hamilton Συνεκτικότητα

Μονοπάτια και Κυκλώµατα Euler. Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (3,4) Παραδείγµατα. Κριτήρια Υπαρξης.

HY118-Διακριτά Μαθηματικά. Τι είδαμε την προηγούμενη φορά. Θεωρία γράφων / γραφήματα. 25 -Γράφοι. ΗΥ118, Διακριτά Μαθηματικά Άνοιξη 2017

HY118-Διακριτά Μαθηματικά. Θεωρία γράφων/ γραφήματα. Τι είδαμε την προηγούμενη φορά. Συνεκτικότητα. 25 -Γράφοι

Θεωρία Γραφημάτων 1η Διάλεξη

Ελληνική Δημοκρατία Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Ηπείρου. Θεωρία Υπολογισμού. Ενότητα 3 : Γραφήματα & Αποδείξεις. Αλέξανδρος Τζάλλας

ΠΛΗ 20, 4 η ΟΣΣ: Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Πανεπιστήμιο Στερεάς Ελλάδας Τμήμα Πληροφορικής Εξάμηνο ΣΤ ΘΕΩΡΙΑ ΓΡΑΦΩΝ

(elementary graph algorithms)

Θεωρία Υπολογισμού και Πολυπλοκότητα Μαθηματικό Υπόβαθρο

Σχεδίαση και Ανάλυση Αλγορίθμων Ενότητα 3: ΑΝΑΠΑΡΑΣΤΑΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ - ΓΡΑΦΗΜΑΤΑ

HY118- ιακριτά Μαθηµατικά. Θεωρία γράφων / γραφήµατα. Τι έχουµε δει µέχρι τώρα. Υπογράφηµα Γράφοι

Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (4) - έντρα

ΠΛΗ20 ΕΝΟΤΗΤΑ 5: ΘΕΩΡΙΑ ΓΡΑΦΗΜΑΤΩΝ/2. Μάθηµα 5.1: Παραστάσεις Γραφηµάτων. ηµήτρης Ψούνης

Πανεπιστήμιο Στερεάς Ελλάδας Τμήμα Πληροφορικής Εξάμηνο ΣΤ ΘΕΩΡΙΑ ΓΡΑΦΩΝ

2 ) d i = 2e 28, i=1. a b c

q={(1+2)/2}=1 A(1,2)= MERGE( 4, 6 ) = 4 6 q=[(3+4)/2]=3 A(1,4)= MERGE( 4 6, 5 8 ) = q=[(5+6)/2]=5 A(5,6)= MERGE( 2, 9 ) = 2 9

Θεωρία Γραφημάτων: Ορολογία και Βασικές Έννοιες

Μαθηματικά Πληροφορικής

HY118-Διακριτά Μαθηματικά

HY118-Διακριτά Μαθηματικά

ΠΛΗ 20, 4 η ΟΣΣ: Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Σειρά Προβλημάτων 1 Λύσεις

u v 4 w G 2 G 1 u v w x y z 4

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Διακριτά Μαθηματικά. Ενότητα 2: Γραφήματα

Representing Relations Using Digraph

Θεωρία Γραφημάτων: Ορολογία και Βασικές Έννοιες

Σημειωματάριο Τετάρτης 29 Νοε. 2017

Θεωρία Γραφημάτων 3η Διάλεξη

Θεωρία Γραφημάτων και Εφαρμογές - Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Σεπτέμβριος 2017

Παράδειγµα (4) Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (2) Ορέστης Τελέλης. Τµήµα Ψηφιακών Συστηµάτων, Πανεπιστήµιο Πειραιώς. v 2. u 3.

Δοµές Δεδοµένων. 11η Διάλεξη Ταξινόµηση Quicksort και Ιδιότητες Δέντρων. Ε. Μαρκάκης

ΔΟΜΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ. Βασικές Ιδιότητες και Διάσχιση Κεφάλαιο 5 ( και ) Ε. Μαρκάκης Επίκουρος Καθηγητής

Ειδικά θέματα Αλγορίθμων και Δομών Δεδομένων (ΠΛΕ073) Απαντήσεις 1 ου Σετ Ασκήσεων

Μαθηματικά στην Πολιτική Επιστήμη:

Αναζήτηση Κατά Πλάτος

Θεωρία Γραφημάτων Θεμελιώσεις-Αλγόριθμοι-Εφαρμογές

Φροντιστήριο #9 Ασκήσεις σε Γράφους 18/5/2018

Κεφάλαιο 4ο: Δικτυωτή Ανάλυση

Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (2)

ΠΛΗ 20, 5 η ΟΣΣ: Θεωρία Γραφημάτων

Διάλεξη 7: X Y Σχήμα 7.2: Παράδειγμα για το Πόρισμα 7.2, όπου: 1 = {1, 2, 5}, 2 = {1, 2, 3}, 3 = {4}, 4 = {1, 3, 4}. Θ

... a b c d. b d a c

Μαθηματικά Πληροφορικής

ΠΛΗ 20, 4 η ΟΣΣ: Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

S A : N G (S) N G (S) + d S d + d = S

Αναζήτηση Κατά Πλάτος

Μετασχηματισμοί, Αναπαράσταση και Ισομορφισμός Γραφημάτων

Φροντιστήριο #8 Ασκήσεις σε Γράφους 16/5/2017

Μέγιστη ροή. Κατευθυνόμενο γράφημα. Συνάρτηση χωρητικότητας. αφετηρίακός κόμβος. τερματικός κόμβος. Ροή δικτύου. με τις ακόλουθες ιδιότητες

Αλγόριθµοι Γραφηµάτων

HY118-Διακριτά Μαθηματικά. Θεωρία γράφων/ γραφήματα. Τι έχουμε δει μέχρι τώρα. Ισομορφισμός γράφων: Μία σχέση ισοδυναμίας μεταξύ γράφων.

jτο πλήθος των ταξιδιών που κάνει η αεροσυνοδός µέχρι την j ηµέρα. Σχηµατίζω µία ακολουθία που αποτελείται από τα a.

Θεωρία Γραφημάτων 2η Διάλεξη

Αναζήτηση Κατά Πλάτος

Το πρόβλημα μονοδρόμησης (The One-Way Street Problem)

Επαναληπτικές Ασκήσεις. Ρίζου Ζωή

Υπολογιστικό Πρόβληµα

ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ

Ταιριάσματα. Γράφημα. Ταίριασμα (matching) τέτοιο ώστε κάθε κορυφή να εμφανίζεται σε το πολύ μια ακμή του

Γράφοι. Ορολογία. Ορισµός: G = (V, E) όπου. Ορολογία (συνέχεια) γράφος ή γράφηµα (graph) V:ένα σύνολο E:µια διµελής σχέση στο V

Θεωρία Γραφημάτων 10η Διάλεξη

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. β. Να γράψετε αναλυτικά τα μειονεκτήματα της χρήσης των πινάκων. γ. Να γράψετε ονομαστικά τις τυπικές επεξεργασίες των πινάκων.

ιακριτά Μαθηµατικά και Μαθηµατική Λογική ΠΛΗ20 Ε ρ γ α σ ί α 2η <Αλγόριθµοι, Θεωρία Γραφηµάτων>

Φροντιστήριο #9 Λυμένες Ασκήσεις σε Γράφους

Θεωρία Γραφημάτων 8η Διάλεξη

Network Science. Θεωρεία Γραφηµάτων (2)

ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Transcript:

Δοµές Δεδοµένων & Ανάλυση Αλγορίθµων 3ο Εξάµηνο Γραφήµατα (Grphs) http://tos.it.tith.gr/~mos/thing_gr.html Δηµοσθένης Σταµάτης Τµήµα Πληροφορικής ATEI ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Γράφημα (Grph) Oρισμός 1: Έστω το µη κενό και πεπερασµένο σύνολο V µε n διακεκριµένα στοιχεία V = {v 1, v 2,..., v n }, και E ένα σύνολο µε m 0 µε µη-διατεταγµένα ζεύγη ij = {v i, v j }, i =/= j, στοιχείων του V. Τότε το διατεταγµένο ζεύγος G = (V,E) ονοµάζεται µη κατευθυνόµενο γράφηµα (unirt grph) ή απλώς γράφηµα. 1

Στο παράδειγμα: G = (V, E) µε: Μη κατευθυνόμενο γράφημα V = {,,,,, }, και E = { {, }, {, }, {, }, {, }, {, }, {, }, {, } } Τάξη γραφήματος Oρισμός 2: Τάξη (orr) ενός γραφήµατος ονοµάζεται το πλήθος των κορυφών του, ενώ µέγεθος (siz) ονοµάζεται το πλήθος των ακµών του. Στο παράδειγµα η orr = 6 και siz = 7 2

Διπλανές κορυφές γραφήματος Oρισμός 3: ύο κορυφές v i, v j ονοµάζονται διπλανές (jnt) όταν υπάρχει ακµή ij = {v i, v j }, i =/= j που να τις έχει άκρα. ύο κορυφές που δεν είναι διπλανές ονοµάζονται ανεξάρτητες ( inpnnt). Στο παράδειγµα οι και είναι διπλανές ενώ οι και ανεξάρτητες Βαθμός κορυφής ενός γραφήματος Oρισμός 4: Βαθµός (gr) µιας κορυφής ονοµάζεται το πλήθος των διπλανών κορυφών της, ή αλλιώς το πλήθος των ακµών που πρόσκεινται στην κορυφή. Μια κορυφή ονοµάζεται άρτια ή περιττή ανάλογα µε το αν ο βαθµός της είναι άρτιος ή περιττός Στο παράδειγµα η είναι άρτια και ο βαθµός της είναι 4 3

Τερματική κορυφή γραφήματος Oρισμός 5: Μία κορυφή v i ονοµάζεται τερµατική κορυφή (n vrtx) αν gr(v i ) = 1. Στο παράδειγµα η κορυφή είναι τερµατική Απομονωμένη κορυφή γραφήματος Oρισμός 6: Μία κορυφή v i ονοµάζεται αποµονωµένη (isolt), αν ο βαθµός της gr(v i ) = 0 Στο παράδειγµα η κορυφή είναι αποµονωµένη 4

Πλήρες Γράφημα (Grphs) Oρισμός 7: Ένα γράφηµα ονοµάζεται πλήρες (omplt grph) όταν περιλαµβάνει όλους τους δυνατούς συνδυασµούς ακµών ανάµεσα στις κορυφές του. Παρατήρηση: εν αποτελεί συνηθισµένη περίπτωση! Κατευθυνόμενο Γράφημα (Dirt Grph) Oρισμός 8: Έστω το µη κενό και πεπερασµένο σύνολο V µε n διακεκριµένα στοιχεία V = {v 1, v 2,..., v n }, και E ένα σύνολο µε m 0 µε διατεταγµένα ζεύγη ij = {v i, v j }, i =/= j, στοιχείων του V. Τότε το διατεταγµένο ζεύγος DG = (V,E) ονοµάζεται κατευθυνόµενο γράφηµα (irt grph). 5

Περίπατος γραφήματος Oρισμός 9: Ονοµάζουµε περίπατο (wlk) σε ένα γράφηµα G µία ακολουθία κορυφών του γραφήµατος, της µορφής W = <v 0, v 1, v 2,..., v n > και λέµε ότι έχει µήκος n. Στο παράδειγµα: W = <,,,,, > µε µήκος 5 Μονοπάτι γραφήματος Oρισμός 10: Ονοµάζουµε µονοπάτι (pth) σε ένα γράφηµα G µία ακολουθία κορυφών του γραφήµατος, της µορφής P = <v 0, v 1, v 2,..., v n >που είναι περίπατος στον οποίο καµία κορυφή δεν επαναλαµβάνεται Στο παράδειγµα: P = <,,, > µε µήκος 3 6

Παραδείγματα Γραφημάτων: Δίκτυα Υπολογιστών Παραδείγματα Γραφημάτων: Κοινωνικά δίκτυα 7

Κοινωνικά δίκτυα Αναπαράσταση Προβλημάτων με Γραφήματα 8

Πίνακας διπλανών κορυφών Αναπαράσταση γραφήματος Έστω ένα κατευθυνόμενο γράφημα με n κορυφές, οι οποίες μπορούν να αριθμηθούν με διακριτές συνεχόμενες τιμές. Η αναπαράστασή του μπορεί να γίνει με τη βοήθεια ενός δισδιάστατου πίνακα D με διαστάσεις n x n, στον οποίο: η θέση του πίνακα (i,j) δηλώνει την ύπαρξη ή όχι ακμής D(i,j)=1, αν υπάρχει η ακμή, D(i,j)=0, αν δεν υπάρχει 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 D = 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 Αρίθμηση κορυφών: -> 0, -> 1, -> 2, -> 3, -> 4 Λίστες διπλανών κορυφών Αναπαράσταση γραφήματος Έστω ένα κατευθυνόμενο γράφημα με n κορυφές, οι οποίες μπορούν να αριθμηθούν με διακριτές συνεχόμενες τιμές. Η αναπαράστασή του μπορεί να γίνει με τη βοήθεια ενός μονοδιάστατου πίνακα συνδεδεμένων λιστών: η θέση i του πίνακα αντιστοιχεί στον κόμβο i το περιεχόμενο του πίνακα στη θέση i είναι η λίστα των κόμβων που συνδέονται με τον i 0 1 2 3 4 1 2 3 0 4 1 4 1 Αρίθμηση κορυφών: -> 0, -> 1, -> 2, -> 3, -> 4 9

Επίλυση προβλήματος γραφήματος Αναζητούμε ένα μονοπάτι το οποίο να ξεκινάει από έναν κόμβο Χ (κόμβος αρχή) και να καταλήγει σε έναν κόμβο Υ (κόμβος στόχος). Αντίστοιχα μπορεί να αναζητούμε έναν περίπατο ο οποίος να ξεκινάει από έναν κόμβο Χ (κόμβος αρχή) και να καταλήγει σε έναν κόμβο Υ (κόμβος στόχος). Το γενικότερο πρόβλημα μπορεί να περιλαμβάνει: 1. θετικούς περιορισμούς (πρέπει οπωσδήποτε να περάσουμε από κάποιους κόμβους). 2. Αρνητικούς περιορισμούς (πρέπει οπωσδήποτε να αποφύγουμε κάποιους κόμβους). 3. Πρέπει να λάβουμε υπόψη μας τα βάρη σύνδεσης των κόμβων (προβλήματα ελαχιστοποίησης ή μεγιστοποίησης 10