Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη

Σχετικά έγγραφα
Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη

Θεωρία Γραφημάτων 8η Διάλεξη

Θεωρία Γραφημάτων 6η Διάλεξη

Θεωρία Γραφημάτων 4η Διάλεξη

Θεωρία Γραφημάτων 11η Διάλεξη

Θεωρία Γραφημάτων 7η Διάλεξη

Θεωρι α Γραφημα των 5η Δια λεξη

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

Θεωρία Γραφημάτων 10η Διάλεξη

Θεωρία Γραφημάτων 9η Διάλεξη

Θεωρία Γραφημάτων 2η Διάλεξη

Θεωρία Γραφημάτων 2η Διάλεξη

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

Θεωρία Γραφημάτων 3η Διάλεξη

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

Θεωρία Γραφημάτων 1η Διάλεξη

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

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

Θεωρία Γραφημάτων 1η Διάλεξη

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

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

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

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

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

e 2 S F = [V (H), V (H)]. 3-1 e 1 e 3

ΠΛΗ 20, 4 η ΟΣΣ: Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Θεωρία Γραφημάτων: Ορολογία και Βασικές Έννοιες

Θεωρία Γραφημάτων: Ορολογία και Βασικές Έννοιες

Διάλεξη 3: Σχήμα 3.3: Το σύνολο των κόκκινων ακμών είναι ακμοδιαχωριστής αλλά όχι τομή. Το σύνολο ακμών {1, 2, 3} είναι τομή. Από

Θεωρία Γραφημάτων και Εφαρμογές - Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Φεβρουάριος 2017

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

Θεωρία Γραφημάτων Θεμελιώσεις-Αλγόριθμοι-Εφαρμογές

ΠΛΗ 20, 4 η ΟΣΣ: Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

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

ΠΛΗ 20, 4 η ΟΣΣ: Βασικές Έννοιες Θεωρίας 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

Διάλεξη 4: Απόδειξη: Για την κατεύθυνση, παρατηρούμε ότι διαγράφοντας μια κορυφή δεν μπορούμε να διαχωρίσουμε τα u και v. Αποδεικνύουμε

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

Αναζήτηση Κατά Πλάτος

Διάλεξη 4: Θεωρία Γραφημάτων Γραφέας: Σ. Κ. Διδάσκων: Σταύρος Κολλιόπουλος συνεκτικά γραφήματα (συνέχεια) Πρόταση 4.1 Δύο μπλοκ ενός

Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

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

Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Αναζήτηση Κατά Πλάτος

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

X i, i I Y j, j J. X i. Z j P = (J, B) G T = (I, J) 1 2 i i + 1 n. 1 i V

Συνεκτικότητα Γραφήματος

Αναζήτηση Κατά Πλάτος

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

Διάλεξη 3: D Σχήμα 3.2: Ενδεικτική αναπαράσταση δίσκου D που ορίζει ο στην εμβάπτιση Γ. Σχήμα 3.3: Σχηματική επεξήγηση περιπτώσεων που απορ

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Ασκήσεις στους Γράφους. 2 ο Σετ Ασκήσεων. Δέντρα

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

Διάλεξη 13: D Σχήμα 13.2: Ενδεικτική αναπαράσταση δίσκου D που ορίζει ο στην εμβάπτιση Γ. Σχήμα 13.3: Σχηματική επεξήγηση περιπτώσεων πο

Επαγωγή και αναδρομή για άκυκλα συνεκτικά γραφήματα

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

Αναζήτηση Κατά Πλάτος

Επαγωγή και αναδρομή για συνεκτικά γραφήματα

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

P = (J, B) T = (I, A) P = (J, B) G = (V, E) i 1 i i + 1

Θεωρία Γραφημάτων και Εφαρμογές - Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Σεπτέμβριος 2017

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

ΔΕΝΔΡΙΚΑ ΓΡΑΦΗΜΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3

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

ΠΛΗ 20, 5 η ΟΣΣ: Θεωρία Γραφημάτων

Π(n) : 1 + a + + a n = αν+1 1

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

Ελάχιστο Συνδετικό Δέντρο

Επίπεδα Γραφήματα (planar graphs)

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

Δυναμικός προγραμματισμός για δέντρα

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

Πανεπιστήμιο Στερεάς Ελλάδας Τμήμα Πληροφορικής Εξάμηνο ΣΤ ΘΕΩΡΙΑ ΓΡΑΦΩΝ

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

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

ΘΕΩΡΙΑ ΓΡΑΦΩΝ. 7 η Διάλεξη Συνεκτικότητα (Συνδεσμικότητα) Βασικές έννοιες και ιδιότητες Το θεώρημα του Merger Ισομορφισμός

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ ΒΟΗΘΟΣ: ΒΑΓΓΕΛΗΣ ΔΟΥΡΟΣ

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

Σειρά Προβλημάτων 1 Λύσεις

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ ΒΟΗΘΟΣ: ΒΑΓΓΕΛΗΣ ΔΟΥΡΟΣ

Μετασχηματισμοί, Αναπαράσταση και Ισομορφισμός Γραφημάτων

Ελάχιστο Συνδετικό Δέντρο

Αλγόριθµοι και Πολυπλοκότητα

ΠΛΗ 20, 5 η ΟΣΣ: Θεωρία Γραφημάτων

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

Ελάχιστο Συνδετικό Δέντρο

Ελάχιστο Συνδετικό έντρο

Διαίρει και Βασίλευε. πρόβλημα μεγέθους Ν. διάσπαση. πρόβλημα μεγέθους k. πρόβλημα μεγέθους Ν-k

Ελάχιστο Συνδετικό έντρο

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

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 7η

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΠΛΗ 20, 5 η ΟΣΣ: Θεωρία Γραφημάτων

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

Πανεπιστήμιο Στερεάς Ελλάδας Τμήμα Πληροφορικής Εξάμηνο ΣΤ ΘΕΩΡΙΑ ΓΡΑΦΩΝ

ΣΥΝΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΓΡΑΦΗΜΑΤΩΝ

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

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

Transcript:

Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη Α. Συμβώνης Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών Τομέας Μαθηματικών Φεβρουάριος 2017 Α. Συμβώνης (ΕΜΠ) Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη Φεβρουάριος 2017 109 / 124

Δένδρα Ένα γράφημα το οποίο είναι συνεκτικό και ακυκλικό ονομάζεται Ένα μη συνεκτικό γράφημα χωρίς κύκλους ονομάζεται Οι συνεκτικές συνιστώσες ενός δάσους είναι δένδρα. Κορυφή δένδρου με βαθμό 1. Α. Συμβώνης (ΕΜΠ) Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη Φεβρουάριος 2017 110 / 124

Έστω ένα δένδρο T. Τότε, E(T ) = V (T ) 1. : Γνωρίζουμε ότι: Εάν ένα γράφημα G είναι συνεκτικό, τότε E(G) V (G) 1. E(T ) V (T ) 1 (1) [Γιατί το T είναι συνεκτικό.] Έστω E(T ) > V (T ) 1 V (T ) e(t ) = E(T ) V (T ) V (T ) V (T ) = 1 [e(t ): πυκνότητα] Γνωρίζουμε ότι: Εάν e(g) q τότε το G περιέχει κύκλο(υς). T περιέχει κύκλο(υς). E(T ) V (T ) 1 (2) (1),(2) E(T ) = V (T ) 1 Α. Συμβώνης (ΕΜΠ) Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη Φεβρουάριος 2017 111 / 124

Κάθε δένδρο T με V (T ) 2 έχει τουλάχιστον 2 φύλλα. : Έστω ότι έχει το πολύ 1 φύλλο x. Ισχύει ότι d(x) = 1. v V (T )\x d(v) 2 2 E(T ) = d(v) = 1 + d(v) 1 + 2( V (T ) 1) v V (T ) v V (T )\x 2 E(T ) 2 V (T ) 1 E(T ) V (T ) 1/2 [ E(T ) ακέραιος] E(T ) V (T ), γιατί T δένδρο και E(T ) = V (T ) 1. Α. Συμβώνης (ΕΜΠ) Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη Φεβρουάριος 2017 112 / 124

Έστω απλό γράφημα T. Το T είναι δένδρο ανν υπάρχει ακριβώς 1 μονοπάτι ανάμεσα σε κάθε ζεύγος κορυφών του T. : Έστω κορυφές u, v V (T ) που συνδέονται με 2 μονοπάτια, έστω P 1 (u, v) και P 2 (u, v). ακμή e = (x, y) : e P 1 (u, v), e / P 2 (u, v). Το G = (P 1 P 2 )\e είναι συνεκτικό. (x, y)-μονοπάτι P στο G Το P {e} είναι κύκλος. αφού το T είναι δένδρο. Έστω ακριβώς 1 μονοπάτι ανάμεσα σε κάθε ζεύγος κορυφών του T. Το T είναι συνεκτικό. Θα δείξω ότι το T δεν έχει κύκλο. [Με επαγωγή στο V (T ).] Βάση: V (T ) = 2 Χωρίς κύκλο. Ε.Υ. Κάθε γράφημα T με V (T ) < k, k 3, για το οποίο ακριβώς 1 μονοπάτι ανάμεσα σε κάθε ζεύγος κορυφών του είναι δένδρο. Α. Συμβώνης (ΕΜΠ) Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη Φεβρουάριος 2017 113 / 124

Ε.Β. Έστω γράφημα T με V (T ) = k. Έστω ένα μεγιστοτικό (u, v)-μονοπάτι P (u, v) του T. Κάθε γείτονας του u P (u, v), διαφορετικά το P (u, v) δεν είναι μεγιστοτικό. Έστω ότι d(u) 2. Τότε, τουλάχιστον d(u) (u, v)-μονοπάτια. u 1 2 d(u) v γιατί το (u, v)-μονοπάτι είναι μοναδικό. d(u) = 1. [Όμοια d(v) = 1.] [Μόλις είδαμε μια εναλλακτική απόδειξη για το Λήμμα 5.2] Έστω w ο γείτονας της u στο γράφημα T. Η διαγραφή του u από το T δεν επηρεάζει τα υπόλοιπα μονοπάτια του T. T \ {u} είναι δένδρο. [Από Ε.Υ.] Στο T \ {u} η προσθήκη της κορυφής u και της ακμής (w, u) δεν δημιουργεί κύκλο, ενώ, το νέο γράφημα είναι το T. Το T είναι συνεκτικό. Το T δεν έχει κύκλο. =========== Το T είναι δένδρο. Α. Συμβώνης (ΕΜΠ) Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη Φεβρουάριος 2017 114 / 124

[Χαρακτηρισμός των δένδρων] Έστω ένα γράφημα T με V (T ) 2. Οι παρακάτω προτάσεις είναι ισοδύναμες: i. Το T είναι συνεκτικό και χωρίς κύκλους. [Ο ορισμός του δένδρου.] ii. Το T είναι συνεκτικό και E(T ) = V (T ) 1. iii. Το T δεν έχει κύκλους και E(T ) = V (T ) 1. iv. Για κάθε ζεύγος κορυφών u, v V (T ) ακριβώς 1 (u, v)-μονοπάτι. v. Το T είναι συνεκτικό και κάθε ακμή του είναι γέφυρα. [Να λυθεί σαν άσκηση]: Η ισοδυναμία i. iv. είναι το Θεώρημα 5.3. Α. Συμβώνης (ΕΜΠ) Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη Φεβρουάριος 2017 115 / 124

Έστω γράφημα G με V (G) 1. Τότε το G περιέχει ως υπογράφημά του κάθε δένδρο T με k δ(g) ακμές. [Με επαγωγή ως προς το k, δηλ., το μέγεθος του δένδρου.]: Βάση Ε.Υ. Ε.Β. k = 0: Το δένδρο αποτελείται από 1 κορυφή. Το T είναι υπογράφημα του G. Έστω ότι 0 k < k κάθε δένδρο με k ακμές είναι υπογράφημα κάθε γραφήματος G με δ(g) k [> k ]. Θα δείξουμε ότι το αυθαίρετο δένδρο με k + 1 ακμές είναι υπογράφημα κάθε γραφήματος G με δ(g) k [ k + 1]. Έστω αυθαίρετο δένδρο T με k + 1 ακμές. Έστω αυθαίρετο γράφημα G με δ(g) k + 1. k 0 k + 1 1 Το T έχει 1 ακμές. Το T έχει τουλάχιστον 2 φύλλα. Έστω u ένα φύλλο του T και w η γειτονική κορυφή του. Έστω το T = T \ {u}. Το T είναι δένδρο με k ακμές και V (T ) = k + 1. d T (w) k (3) Α. Συμβώνης (ΕΜΠ) Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη Φεβρουάριος 2017 116 / 124

δ(g) k + 1 > k Ε.Υ. == Το T είναι υπογράφημα του G. Έστω w G η κορυφή του G στην οποία αντιστοιχεί ο κόμβος w του T = T \ {u}. δ(g) k + 1 d G (w G ) k + 1. Υπάρχει μια κορυφή γειτονική της w G στο G στην οποία δεν έχει αντιστοιχηθεί καμία γειτονική του w στο T. Έστω u G η κορυφή αυτή. Επεκτείνουμε την αντιστοίχιση του T \ {u} στο G αντιστοιχίζοντας την κορυφή u V (T ) στην u G V (G). Άρα, το T είναι υπογράφημα του G. Α. Συμβώνης (ΕΜΠ) Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη Φεβρουάριος 2017 117 / 124

Σκελετικά δένδρα Έστω γράφημα G. Ένα παραγόμενο υπογράφημα T του G το οποίο είναι δένδρο ονομάζεται του G. Ένα παραγόμενο υπογράφημα του G δημιουργείται με την διαγραφή ακμών από το G. Δένδρο T όπου σε κάθε κορυφή u V (T ) έχει αντιστοιχηθεί διακριτός ακέραιος από το σύνολο {1, 2,..., V (T ) }. Έστω l : v(t ) {1, 2,..., V (T ) } η συνάρτηση που αντιστοιχίζει ετικέτες στις κορυφές του T. Η l είναι 1 1 και επί. Ένα δένδρο T με συνάρτηση ετικετών l συμβολίζεται με < T, l >. Δύο δένδρα < T 1, l 1 > και < T 2, l 2 > είναι αν υπάρχει ισομορφισμός σ : T 1 T 2 τέτοιος ώστε: (u, v) E(T 1 ) (σ(u), σ(v)) E(T 2 ) and v V (T 1 ) l 1 (v) = l 2 (σ(v)) Α. Συμβώνης (ΕΜΠ) Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη Φεβρουάριος 2017 118 / 124

Μία ακολουθία n 2 όρων από τους φυσικούς αριθμούς {1, 2,..., n} ονομάζεται n Παράδειγμα: Η < 5, 4, 4, 2, 2, 3, 7 > είναι μια ακολουθία Prüfer βαθμού 9. [Cayley] Ο αριθμός των διαφορετικών δένδρων με ετικέτες είναι n n 2 όπου n ο αριθμός των κορυφών του δένδρου. : Έστω T n το σύνολο των δένδρων με ετικέτες τα οποία έχουν n κορυφές. Έστω W n το σύνολο των ακολουθιών Prüfer τάξης n. Θα κατασκευάσουμε μια αμφιμονοσήμαντη συνάρτηση ϕ : T n W n. Η ϕ ονομάζεται κώδικας Prüfer. Ισχύει ότι: W n = n n 2. Α. Συμβώνης (ΕΜΠ) Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη Φεβρουάριος 2017 119 / 124

Αναδρομικός ορισμός του κώδικα Prüfer ϕ : T n W n [ως προς το n]. Υποθέτουμε ότι οι κορυφές του V έχουν ονόματα/ετικέτες στο σύνολο {1,..., n}. Βάση: n = 2: μοναδικό δένδρο T Ορίζουμε ϕ(t ) = ϵ. [Η κενή λέξη.] n n 2 = 2 0 = 1, W 2 = {ϵ} = 1. Αναδρομικός ορισμός: Έστω u(t ) το φύλλο του T με την μικρότερη ετικέτα. Έστω e(t ) η ακμή του T που προσπίπτει στη u(t ). Έστω o(t ) η κορυφή στο άλλο άκρο της e(t ). T : T \u(t ) e(t ) u(t ) o(t ) Το T \u(t ) έχει n 1 κορυφές. ϕ(t ) =< o(t ), ϕ(t \u(t )) > Πρέπει να δείξουμε ότι όντως έχουμε ορίσει μια αμφιμονοσήμαντη αντιστοιχία. Α. Συμβώνης (ΕΜΠ) Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη Φεβρουάριος 2017 120 / 124

Παράδειγμα: T 0 T 1 = T 0 \ {3} T 2 = T 1 \ {5} T 3 = T 2 \ {4} 8 9 8 9 8 9 8 9 1 1 1 1 2 2 2 2 4 4 6 7 6 7 4 6 7 6 7 3 5 5 < 4, ϕ(t 1 ) > < 4, ϕ(t 2 ) > < 2, ϕ(t 3 ) > < 2, ϕ(t 4 ) > A < 4, 4, 2, 2, 2, 1, 1 > < 4, 2, 2, 2, 1, 1 > < 2, 2, 2, 1, 1 > < 2, 2, 1, 1 > B T 4 = T 3 \ {6} T 5 = T 4 \ {7} T 6 = T 5 \ {2} T 7 = T 6 \ {8} 8 9 8 1 9 8 9 1 2 1 1 9 2 7 A < 2, ϕ(t 5 ) > < 1, ϕ(t 6 ) > < 1, ϕ(t 7 ) > ϵ B < 2, 1, 1 > < 1, 1 > < 1 > Α. Συμβώνης (ΕΜΠ) Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη Φεβρουάριος 2017 121 / 124

Για οποιοδήποτε δένδρο T η κορυφή u είναι φύλλο ανν η u δεν εμφανίζεται στον κωδικό ϕ(t ). : Έστω ότι η u είναι φύλλο και έστω ότι εμφανίζεται στον κωδικό ϕ(t ). Η u προστέθηκε στο ϕ(t ) κατά την διάρκεια της κατασκευής του. Η u ήταν γειτονική προς το ελάχιστο φύλλο u(h) του υποδένδρου H [του βήματος στο οποίο προστέθηκε] το οποίο είχε μέγεθος > 2 [διαφορετικά δεν θα είχε προστεθεί καμία κορυφή]. Η u δεν είναι φύλλο στο υποδένδρο H. Αλλά, η u είναι φύλλο στο T, άρα είναι φύλλο και στο H. Έστω ότι η u δεν εμφανίζεται στο ϕ(t ) και έστω ότι η u δεν είναι φύλλο του T. Η u δεν είναι φύλλο d(u) 2 τουλάχιστον 2 προσπίπτουσες στην u ακμές. μια ακμή που προσπίπτει στην u και το άλλο άκρο της αφαιρείται (ως φύλλο) κατά την κατασκευή του ϕ(t ). Τότε από κατασκευή η u εμφανίζεται στο ϕ(t ). Λήμμα Α. Συμβώνης (ΕΜΠ) Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη Φεβρουάριος 2017 122 / 124

Ο κώδικας Prüfer ϕ : T n W n είναι αμφιμονοσήματνη αντιστοιχία. [Με επαγωγή ως προς το πλήθος n των κορυφών του δένδρου.]: Βάση: n = 2: Αντιστοιχίζει το μοναδικό δένδρο T με V (T ) = 2 στην κενή λέξη ϵ. Ε.Υ. Έστω ότι η ακολουθία Prüfer ϕ : T n W n για κάθε n < n, n 3, είναι αμφιμονοσήμαντη. Ε.Β. 1 1: Θα δείξουμε ότι η ϕ : T n W n είναι αμφιμονοσήμαντη. [Αμφιμονοσήμαντη: 1 1 και επί.] Έστω δεν είναι 1 1. διαφορετικά T 1, T 2 T n : ϕ(t 1 ) = ϕ(t 2 ). Έστω u το ελάχιστο στοιχείο του {1, 2,..., n} το οποίο δεν εμφανίζεται στον ϕ(t 1 ). Το u είναι το ελάχιστο φύλλο των T 1 και T 2. Έστω v είναι το πρώτο στοιχείο της ϕ(t 1 ). Η ακμή e = (u, v) ανήκει στο T 1 και το T 2. Ορίζουμε τα T 1 = T 1 \ {u}, T 2 = T 2 \ {u}. Από τον ορισμό Prüfer: ϕ(t 1 ) = ϕ(t 2 ). Από Ε.Υ., T 1 = T 2. Από κατασκευή των T 1, T 2 T 1 = T 2. Α. Συμβώνης (ΕΜΠ) Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη Φεβρουάριος 2017 123 / 124

Επί: Έστω μια αυθαίρετη ακολουθία Prüfer W =< w 1, w 2,..., w n 2 > W n. Έστω u είναι το ελάχιστο στοιχείο που δεν εμφανίζεται στην ακολουθία. Από Ε.Υ. δένδρο T με σύνολο κορυφών το V (T )\ {u}: ϕ(t ) =< w 2, w 3,..., w n 2 >. [Δείτε το σχόλιο που ακολουθεί.] Προσθέτοντας την ακμή e = (u, w 1 ) στο T σχηματίζουμε το δένδρο T με ϕ(t ) =< w 1, ϕ(t ) >=< w 1, w 2,..., w n 2 >. Λήμμα Θεώρημα Cayley Σχόλιο: Η αυστηρή εφαρμογή της Ε.Υ. δίνει μία ακολουθία από τους αριθμούς {1, 2,..., n 1} και, επομένως, εάν ένα από τα στοιχεία w 2, w 3,..., w n 2 είναι ίσο με το n, δεν μπορούμε από την Ε.Υ. να υποθέσουμε οτι παίρνουμε το δένδρο δένδρο T με ακολουθία ϕ(t ) =< w 2, w 3,..., w n 2 >. Σε μία λιγότερη αυστηρή εφαρμογή της Ε.Υ., η ακολουθία Prüfer τάξης n μπορεί να θεωρηθεί ως μία ακολουθία από n 2 διακριτούς αριθμούς. Στην περίπτωση αυτή, οι αριθμοί μπορεί να τεθούν σε 1-1 αντιστοιχία με τους ακεραίους στο σύνολο {1, 2,..., n} με βάση την διάταξή τους. Α. Συμβώνης (ΕΜΠ) Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη Φεβρουάριος 2017 124 / 124