ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Σχετικά έγγραφα
έντρα ιδάσκοντες:. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

Ελάχιστο Συνδετικό έντρο

Ελάχιστο Συνδετικό έντρο

Ελάχιστο Συνδετικό Δέντρο

Ελάχιστο Συνδετικό Δέντρο

Ελάχιστο Συνδετικό Δέντρο

ΠΛΗ 20, 6 η ΟΣΣ: Δέντρα Εξετάσεις

Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Θεωρία Γραφημάτων: Ορολογία και Βασικές Έννοιες

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

Θεωρία Γραφημάτων: Ορολογία και Βασικές Έννοιες

Αναζήτηση Κατά Πλάτος

Αναζήτηση Κατά Πλάτος

Αναζήτηση Κατά Πλάτος

ΠΛΗ 20, 4 η ΟΣΣ: Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Αναζήτηση Κατά Πλάτος

ΠΛΗ 20, 4 η ΟΣΣ: Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη

ΠΛΗ 20, 4 η ΟΣΣ: Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

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

Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη

ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Μετασχηματισμοί, Αναπαράσταση και Ισομορφισμός Γραφημάτων

Αναζήτηση Κατά Βάθος. Επιμέλεια διαφανειών: Δ. Φωτάκης Συμπληρώσεις: Α. Παγουρτζής. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Αναζήτηση Κατά Βάθος. ιδάσκοντες: Σ. Ζάχος,. Φωτάκης Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

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

Θεωρία Γραφημάτων 6η Διάλεξη

Ουρά Προτεραιότητας: Heap

Αλγόριθµοι Γραφηµάτων

Αναζήτηση Κατά Βάθος. ιδάσκοντες: Σ. Ζάχος,. Φωτάκης Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Αλγόριθμοι εύρεσης ελάχιστων γεννητικών δέντρων (MST)

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών

ιµελής Σχέση ιατεταγµένο ζεύγος (α, β): ύο αντικείµενα (όχι κατ ανάγκη διαφορετικά) σε καθορισµένη σειρά. Γενίκευση: διατεταγµένη τριάδα (α, β, γ), δι

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ ΒΟΗΘΟΣ: ΒΑΓΓΕΛΗΣ ΔΟΥΡΟΣ

Ασκήσεις στους Γράφους. 2 ο Σετ Ασκήσεων. Δέντρα

Outline 1 Άσκηση 1 2 Άσκηση 2 3 Άσκηση 3 4 Άσκηση 4 5 Άσκηση 5 6 Προγραμματιστική Άσκηση 1 7 Προγραμματιστική Άσκηση 2 (CoReLab - NTUA) Αλγόριθμοι - 3

Συντομότερες Διαδρομές

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

Ουρά Προτεραιότητας: Heap

Συντομότερες ιαδρομές

Σχέσεις. ιδάσκοντες:. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Αρχή του Περιστερώνα. ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (4) - έντρα

Αναζήτηση Κατά Βάθος. Επιµέλεια διαφανειών:. Φωτάκης διαφάνειες για SCC: A. Παγουρτζής. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Στοιχεία Θεωρίας Γράφων (Graph Theory)

Ουρά Προτεραιότητας: Heap

Συντομότερες ιαδρομές

Σχέσεις Μερικής ιάταξης

Αρχή του Περιστερώνα. ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη, Σ. Ζάχος,. Σούλιου

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

Σχέση Μερικής ιάταξης Σχέση Μερικής ιάταξης (ή µερική διάταξη): ανακλαστική, αντισυµµετρική, και µεταβατική. Αριθµοί: α β (αλλά όχι α < β), α β, Σύνολ

Θεωρία Γραφημάτων και Εφαρμογές - Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Φεβρουάριος 2017

Δένδρα. Μαθηματικά (συνδυαστικά) αντικείμενα. Έχουν κεντρικό ρόλο στην επιστήμη των υπολογιστών :

Διδάσκοντες: Δ. Φωτάκης, Δ. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών: Δ. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

E(G) 2(k 1) = 2k 3.

Μαθηματική Επαγωγή. Τεχνικές Απόδειξης. Αποδείξεις Ύπαρξης. Μαθηματική Επαγωγή

Θεωρία Γραφημάτων 11η Διάλεξη

Συντομότερες ιαδρομές

Σχέσεις Μερικής ιάταξης

Θεωρία Γραφημάτων και Εφαρμογές - Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Σεπτέμβριος 2017

Μέγιστη Ροή Ελάχιστη Τομή

Π(n) : 1 + a + + a n = an+1 1 a 1. a 1. + a k+1 = ak+2 1

Σχέσεις Μερικής ιάταξης

z 1 E(G) 2(k 1) = 2k 3. x z 2 H 1 H 2

Ουρά Προτεραιότητας: Heap

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Διακριτά Μαθηματικά. Ενότητα 3: Δένδρα

ΠΛΗ 20, 5 η ΟΣΣ: Θεωρία Γραφημάτων

Θεωρία Γραφημάτων 4η Διάλεξη

Ελάχιστο Γεννητικό Δένδρο. Παράδειγμα - Αλγόριθμος Prim. Γιατί δουλεύουν αυτοί οι αλγόριθμοι;

Θέματα Υπολογισμού στον Πολιτισμό - Δένδρα. Δένδρα

3η Σειρά Γραπτών Ασκήσεων

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

Συνεκτικότητα Γραφήματος

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

Συντομότερες Διαδρομές

Σχέσεις. Διμελής Σχέση. ΣτοΊδιοΣύνολο. Αναπαράσταση

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

Αλγόριθμοι Γραφημάτων

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

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ ΒΟΗΘΟΣ: ΒΑΓΓΕΛΗΣ ΔΟΥΡΟΣ

ΠΛΗ 20, 5 η ΟΣΣ: Θεωρία Γραφημάτων

ΑΣΚΗΣΗ 1 Για τις ερωτήσεις 1-4 θεωρήσατε τον ακόλουθο γράφο. Ποιές από τις παρακάτω προτάσεις αληθεύουν και ποιές όχι;

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

Αλγόριθμοι και πολυπλοκότητα: 4 η σειρά ασκήσεων ΣΗΜΜΥ - Ε.Μ.Π.

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

Διδάσκοντες: Φ. Αφράτη, Δ. Φωτάκης, Δ. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών: Δ. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

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

Βασικές Προτάσεις. έντρα. υαδικά έντρα Αναζήτησης ( Α) Ισοζυγισµένα έντρα και Υψος. Κάθε δέντρο µε n κόµβους έχει n 1 ακµές.

ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Τίτλος Μαθήματος: Θεωρία Γραφημάτων. Ενότητα: Συνεκτικότητα και Δισυνεκτικότητα. Διδάσκων: Λέκτορας Xάρης Παπαδόπουλος. Τμήμα: Μαθηματικών

Επαγωγή και αναδρομή για άκυκλα συνεκτικά γραφήματα

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

(Γραμμικές) Αναδρομικές Σχέσεις

ιακριτά Μαθηµατικά και Μαθηµατική Λογική ΠΛΗ20 Ε ρ γ α σ ί α 4η Θεωρία Γραφηµάτων

Ενότητα 5: Αλγόριθμοι γράφων και δικτύων

Πανεπιστήμιο Πειραιώς Σχολή Τεχνολογιών Πληροφορικής και Επικοινωνιών Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων ομές εδομένων

Transcript:

έντρα ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

έντρα έντρο: πρότυπο ιεραρχικής δομής. Αναπαράσταση (ιεραρχικών) σχέσεων: προγόνου-απογόνου, προϊσταμένου-υφισταμένου, όλου-μέρους, Εφαρμογές: Γενεαλογικά δέντρα. Οργανόγραμμα επιχείρησης, ιεραρχία διοίκησης. User interfaces, web sites, module hierarchy, δέντρα απόφασης, Ιεραρχική οργάνωση: ταχύτερη πρόσβαση σε δεδομένα!

έντρα: Βασικές Ιδιότητες Γράφημα ακυκλικό και συνεκτικό. Τα παρακάτω είναι ισοδύναμα για κάθε απλό μη κατευθυνόμενο γράφημα G(V, E): G είναι δέντρο. Κάθε ζευγάρι κορυφών του G συνδέεται με μοναδικό μονοπάτι. G ελαχιστοτικά συνεκτικό. G συνεκτικό και E = V -1. G ακυκλικό και E = V -1. G μεγιστοτικά ακυκλικό. Άθροισμα βαθμών = 2( V 1) ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 3

έντρα: Βασικές Ιδιότητες Αν G δέντρο, τότε κάθε ζευγάρι κορυφών του G συνδέεται με μοναδικό μονοπάτι. Αφού G συνεκτικό, κάθε ζευγάρι κορυφών συνδέεται με μονοπάτι. Αν για κάποιο ζευγάρι κορυφών είχαμε δύο εναλλακτικά μονοπάτια, θα είχαμε κύκλο. Αν κάθε ζευγάρι κορυφών του G συνδέεται με μοναδικό μονοπάτι, τότε το G ελαχιστοτικά συνεκτικό. Συνεκτικό γιατί όλες οι κορυφές συνδέονται. Ελαχιστοτικά συνεκτικό γιατί τα μονοπάτια είναι μοναδικά. ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 4

έντρα: Βασικές Ιδιότητες Αν G είναι ελαχιστοτικά συνεκτικό, τότε το G είναι συνεκτικό και έχει m=n 1. Επαγωγή για το πλήθος των ακμών. Βάση n = 1, τετριμμένη περίπτωση (μεμονωμένη κορυφή). Βήμα: αφαίρεση ακμής δημιουργεί δύο συνεκτικές συνιστώσες με k και n k κορυφές. Οι συνιστώσες είναι ελαχιστοτικά συνεκτικές: από επαγωγική υπόθεση έχουν k 1 και n k 1 ακμές. Άρα (k 1)+(n k 1)+1 = n 1 ακμές συνολικά. ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 5

έντρα: Βασικές Ιδιότητες Αν G είναι συνεκτικό και έχει m=n 1, τότε το G είναι ακυκλικό και έχει m=n 1. Αν G έχει κύκλο, αφαιρούμε ακμή και παραμένει συνεκτικό. Άτοπο, δεν υπάρχει συνεκτικό γράφημα με < n 1 ακμές. Αν G είναι ακυκλικό και έχει m=n 1, τότε το G είναι μεγιστοτικά ακυκλικό. Αρκεί να δείξουμε ότι το G είναι συνεκτικό (μετά η προσθήκη μιας ακμής δημιουργεί κύκλο με μονοπάτι στα άκρα της). Αν G μη συνεκτικό, κάθε συνεκτική συνιστώσα είναι ακυκλική, άρα δέντρο (και άρα έχει n p 1 ακμές). Αν k συνεκτικές συνιστώσες, n k ακμές συνολικά. Άρα έχουμε k = 1 συνεκτική συνιστώσα. ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 6

έντρα: Βασικές Ιδιότητες Αν G είναι μεγιστοτικά ακυκλικό, τότε το G είναι ακυκλικό και συνεκτικό (δέντρο). Αν G μη συνεκτικό, προσθήκη ακμής μεταξύ συνεκτικών συνιστωσών δεν δημιουργεί κύκλο, αντίφαση! Απλό γράφημα με n κορυφές και τουλάχιστον n ακμές έχει τουλάχιστον έναν κύκλο. Ένα γράφημα με n κορυφές και < n 1 ακμές δεν είναι συνεκτικό. Μη συνεκτικό ακυκλικό γράφημα είναι δάσος. Συνεκτικές συνιστώσες ενός δάσους είναι δέντρα. Φύλλο: κορυφή (δέντρου) με βαθμό 1. Κάθε δέντρο έχει τουλάχιστον 2 φύλλα. ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 7

έντρα (με Ρίζα): Ορολογία Ρίζα : κόμβος χωρίς πρόγονο. έντρο με ρίζα : ιεραρχία Πρόγονοι u: κόμβοι στο (μοναδικό) μονοπάτι u προς ρίζα. Απόγονοι u: κόμβοι σε μονοπάτια από u προς φύλλα. Υποδέντρο u : έντρο αποτελούμενο από u και απόγονούς του. ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 8

έντρα (με Ρίζα): Ορολογία Επίπεδο u : μήκος μονοπατιού από u προς ρίζα. Ύψος : μέγιστο επίπεδο κόμβου (φύλλου). Μέγιστη απόσταση φύλλου από ρίζα. υαδικό δέντρο : κάθε κορυφή 2 παιδιά Αριστερό και δεξιό. Κάθε υποδέντρο είναι δυαδικό δέντρο. ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 9

υαδικά έντρα #κορυφών για ύψος = h: h+1 #κορυφών 2 h+1 1 h+1 επίπεδα, 1 κορ. / επίπ. 2 1 3 2 i κορυφές στο επίπεδο i. 1 + 2 + + 2 h = 2 h +1 1 4 5 6 7 Ύψος για #κορυφών = n: log 2 (n+1) 1 ύψος n 1 8 9 10 11 12 13 14 15 Γεμάτο (full): Κάθε κορυφή είτε φύλλο είτε 2 παιδιά. Πλήρες (complete) : Όλα τα επίπεδα συμπληρωμένα (εκτός ίσως τελευταίο). Τέλειο (perfect) : n = 2 h+1 1 ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 10

Πλήρες Όλα τα επίπεδα συμπληρωμένα εκτός ίσως από τελευταίο που γεμίζει από αριστερά προς τα δεξιά. n(h): #κορυφών για ύψος h: 2 h n(h) 2 h +1 1 τέλειο(h) : 2 h+1 1 τέλειο(h 1)+1:(2 h 1)+1 = 2 h. h(n): ύψος για n κορυφές: log 2 (n+1) 1 h(n) log 2 n Ύψος : h(n) = log 2 n #φύλλων = n /2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 11 14 15 12 ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 11

Inorder Ενδο-διατεταγμένη (inorder) διέλευση: Αριστερό Ρίζα εξί. Κόμβος εξετάζεται μετά από κόμβους αριστερού υποδέντρου και πριν από κόμβους δεξιού υποδέντρου. 7 20 4 10 10 30 2 6 9 11 7 15 25 35 1 3 5 3 9 12 8 12 21 40 ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 12

Preorder Προ-διατεταγμένη (preorder) διέλευση: Ρίζα Αριστερό εξί. Κόμβος εξετάζεται πριν από κόμβους αριστερού και δεξιού υποδέντρου. 1 20 2 8 10 30 3 6 9 11 7 15 25 35 4 5 7 3 9 12 10 12 21 40 ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 13

Postorder Μετα-διατεταγμένη (preorder) διέλευση: Αριστερό εξί Ρίζα Κόμβος εξετάζεται μετά από κόμβους αριστερού και δεξιού υποδέντρου. 12 20 6 11 10 30 3 5 8 10 7 15 25 35 1 2 4 3 9 12 7 9 21 40 ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 14

Συνδετικό (Επικαλύπτον) έντρο (Spanning Tree) Έστω συνεκτικό γράφημα G(V, E): Κάθε δέντρο T(V, E ), με Ε Ε, που «καλύπτει» όλες τις κορυφές είναι επικαλύπτον (ή συνδετικό, spanning) δέντρο του G. Γράφημα G συνεκτικό ανν έχει συνδετικό δέντρο. Υπολογισμός ενός συνδετικού δέντρου με Αναζήτηση κατά Πλάτος ή Αναζήτηση κατά Βάθος. ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 15

Συνδετικό (Επικαλύπτον) έντρο (Spanning Tree) Συνεκτικό G μπορεί να έχει πολλά συνδετικά δένδρα. Πότε G έχει μοναδικό συνδετικό δέντρο; Θεώρημα Cayley (1889): K n έχει n n-2 συνδετικά δένδρα ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 16

Συνδετικό (Επικαλύπτον) έντρο (Spanning Tree) Έστω Τ και Τ συνδετικά δέντρα G. Για κάθε ακμή e Τ \ Τ, υπάρχει ακμή e Τ \Τ, τ.ω. (Τ +e) e είναι συνδετικό δέντρο. Για κάθε e εκτός του Τ, το Τ +e περιέχει μοναδικό κύκλο C. Αφαιρούμε οποιαδήποτε ακμή e του C που δεν ανήκει στο Τ. Υπάρχει τέτοια ακμή e γιατί κύκλος C δεν σχηματίζεται στο Τ. Η e είναι διαφορετική της e γιατί e T. (T +e) e συνδετικό δέντρο: συνεκτικό, ακυκλικό όλες τις κορυφές. ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 17

Συνδετικό (Επικαλύπτον) έντρο (Spanning Tree) Έστω Τ και Τ συνδετικά δέντρα G. Για κάθε ακμή e Τ \ Τ, υπάρχει ακμή e Τ \Τ, τ.ω. (Τ e)+e είναι συνδετικό δέντρο. Από οποιοδήποτε συνδετικό δέντρο Τ μπορούμε να «μεταβούμε» σε οποιοδήποτε άλλο Τ με διαδοχικές «ανταλλαγές» ακμών. Χρειάζονται ακριβώς Τ \ Τ «ανταλλαγές» ακμών. Από κάθε ανταλλαγή προκύπτει συνδετικό δέντρο. ( ιακριτό) σύνολο Σ έχει παρόμοια δομή με (συνεχή) κυρτά σύνολα! ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 18

Παραδείγματα Νδο κάθε δέντρο με n 2 κορυφές έχει τουλ. 2 κορυφές που δεν είναι σημεία κοπής. Τα φύλλα δεν είναι σημεία κοπής. Νδο κάθε συνεκτικό γράφημα με n 2 κορυφές έχει τουλ. 2 κορυφές που δεν είναι σημεία κοπής. Τα φύλλα του συνδετικού δέντρου δεν είναι σημεία κοπής. Να διατυπώσετε αλγόριθμο για την εύρεση 2 κορυφών που δεν είναι σημεία κοπής. Βρίσκουμε φύλλα στο δέντρο της Αναζ. κατά Πλάτος (ή Βάθος). Συνεκτικό γράφημα G με n 4 κορυφές. Νδο αν το G έχει ζευγάρι διαφορετικών συνδετικών δέντρων χωρίς κοινές ακμές, τότε το G δεν έχει γέφυρα. Μια ακμή είναι γέφυρα ανν ανήκει σε όλα τα Σ ενός συνεκτικού γραφήματος. ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 19

Τομές, Σύνολα Τομής και Συνδετικά έντρα Τομή (S, V \ S): διαμέριση κορυφών σε 2 σύνολα S, V \ S. Σύνολο τομής δ(s, V \ S): σύνολο ακμών με ένα άκρο στο S και το άλλο άκρο στο V \ S. δ(s, V \ S): όλες οι ακμές που διασχίζουν τομή (S, V \ S). Σύνολο E διασχίζει τομή (S, V \ S): Ε δ(s, V \ S) Γράφημα G(V, E) συνεκτικό ανν E διασχίζει κάθε τομή. Για κάθε (μη κενό) S V, υπάρχει ακμή με ένα άκρο στο S και άλλο άκρο στο V \ S. Συνδετικό δέντρο: ελαχιστοτικό σύνολο ακμών που διασχίζει κάθε τομή. ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 20

Ελάχιστο Συνδετικό έντρο (MST) Συνεκτικό μη-κατευθ. G(V, E, w) με βάρη Βάρος υπογραφήματος Ζητούμενο: ελάχιστου βάρους συνεκτικό υπογράφημα που καλύπτει όλες τις κορυφές. Συνεκτικό (εξ ορισμού) + ακυκλικό (ελάχιστο) έντρο. Minimum Spanning Tree (MST, ΕΣ ). Πρόβλημα συνδυαστ. βελτιστοποίησης με πολλές και σημαντικές εφαρμογές. Σχεδιασμός συνδετικού δικτύου (οδικού, τηλεπ/κου, ηλεκτρικού) με ελάχιστο κόστος. 5 1 4 4 10 2 3 5 6 8 6 10 3 5 5 12 2 4 6 7 7 8 9 1 5 ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 21

Άπληστος Αλγόριθμος για ΕΣ Έστω δάσος(σύνολο ακμών χωρίς κύκλους). Ακμή e είναι ακμή επαύξησης για αν: e διασχίζει μια τομή (S, V \ S) που δεν διασχίζει το, και e είναι ελάχιστου βάρους μεταξύ ακμών δ(s, V \ S). Ακμή επαύξησης για δάσος οδηγεί σε ΕΣ έπειτα από V -1 βήματα: Αν δάσοςκαι e ακμή επαύξησης για, {e}δάσος. e δεν δημιουργεί κύκλο. Αν ΕΣ και e ακμή επαύξησης, {e} ΕΣ. 5 1 4 7 4 10 2 3 5 6 8 6 10 3 5 5 12 2 4 8 1 5 6 9 7 ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 22

Άπληστη Επιλογή: Ορθότητα Έστω δάσος ΕΣ και e = {u, v} ακμή επαύξησης. Τότε {e } ΕΣ. (S, V \ S) τομή που δεν διασχίζει και διασχίζει ηακμήe. e ελάχιστου βάρους μεταξύ ακμών του δ(s, V \ S). Έστω Τ ΕΣ τ.ω. Τ. Υποθέτουμε ότι Έστω p μονοπάτι u v στο Τ, και e = {x, y} ακμή Τ που διασχίζει (S, V \ S). Αφού w(e) w(e ), και το είναι ΕΣ : Έχουμε ότι Τ και e. Άρα... και ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 23

Άπληστος Αλγόριθμος για ΕΣ Αρχικά = δάσος και υποσύνολο κάθε ΕΣ. Επαγωγικά, e ακμή επαύξησης για : { e } δάσος και υποσύνολο κάποιου ΕΣ. Όταν = V 1, δέντρο, άρα και ΕΣ. ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 24

Αλγόριθμος Kruskal Ορθότητα: αν e i προστεθεί τότε: Όχι κύκλος, άρα e i διασχίζει μια τομή που δεν διασχίζει το. Αύξουσα σειρά βάρους: e i ελάχιστου βάρους (πρώτη που ελέγχεται) από όσες ακμές διασχίζουν συγκεκριμένη τομή. ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 25

Αλγόριθμος Kruskal: Παράδειγμα ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 26

Αλγόριθμος Prim Ορθότητα: Ακμή {v, p[v]}: ιασχίζει τομή (S, V \ S). Ελάχιστου βάρους μεταξύ ακμών του δ(s, V \ S). ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 27

Αλγόριθμος Prim: Παράδειγμα ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 28

Κανόνες Σχηματισμού ΕΣ Ακμή e που για κάποια τομή (S, V \ S), αποτελεί ελάχιστου βάρους ακμή που διασχίζει τομή (S, V \ S): e ανήκει σε κάποιο ΕΣ. Ακμή e που για κάποιον κύκλο C αποτελεί μέγιστου βάρους ακμή κύκλου C: Αν βάρος e μεγαλύτερο από βάρος άλλων ακμών του C, e δεν ανήκει σε κανένα ΕΣ. Αν όλες οι ακμές του C έχουνίδιοβάρος, e δεν ανήκει σε κάποιο ΕΣ. Ενόσω υπάρχει κύκλος C, αποκλεισμός (μιας) βαρύτερης ακμής C. ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 29

Ασκήσεις Έστω γράφημα G με διαφορετικά βάρη στις ακμές. Νδο κάθε ΕΣ του G περιέχει την ακμή ελάχιστου βάρους. Νδο G έχει μοναδικό ΕΣ. Αληθεύει ότι η ακμή μέγιστου βάρους δεν ανήκει στο ΕΣ ; Μεταβολή (αύξηση ή μείωση) βάρους ακμής μετά τον υπολογισμό ενός ΕΣ ; Έστω γράφημα G με κύκλο C. Νδο η ακμή μέγιστου βάρους του C (αν είναι μοναδική) δεν ανήκει σε κανένα ΕΣ του G. Έστω T ΕΣ για γράφημα G(V, E, w). Να δείξετε ότι ΤπαραμένειΕΣ για G(V, E, w/2). Αληθεύει ότι το ΤπαραμένειΕΣ για G(V, E, w+k); ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 30

Ασκήσεις Υπολογισμός ΕΣ Τ υπό περιορισμούς ότι κάποιες ακμές πρέπει να (μην) ανήκουν στο Τ; Υπολογισμός ΕΣ Τ (αν υπάρχει) όταν δεδομένο σύνολο κορυφών L πρέπει να είναι φύλλα του Τ; Υπολογισμός Σ με μέγιστο βάρος; ιακριτά Μαθηματικά (Άνοιξη 2016) έντρα 31