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



Σχετικά έγγραφα
Γράφοι. Αλγόριθμοι και πολυπλοκότητα. Στάθης Ζάχος, Δημήτρης Φωτάκης

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών

Αλγόριθµοι και Πολυπλοκότητα

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών

Γράφοι: κατευθυνόμενοι και μη

Κεφάλαιο 3. Γραφήµατα v1.1 ( ) Χρησιµοποιήθηκε υλικό από τις αγγλικές διαφάνειες του Kevin Wayne.

Ενότητα 5: Αλγόριθμοι γράφων και δικτύων

Κεφάλαιο 3. Γραφήµατα v1.0 ( ) Χρησιµοποιήθηκε υλικό από τις αγγλικές διαφάνειες του Kevin Wayne.

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

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

Διδάσκων: Κωνσταντίνος Κώστα Διαφάνειες: Δημήτρης Ζεϊναλιπούρ

βασικές έννοιες (τόμος Β)

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

Εισαγωγή στη Θεωρία Γράφων

Θεωρία Υπολογισμού και Πολυπλοκότητα Μαθηματικό Υπόβαθρο

ΕΠΛ 231 Δοµές Δεδοµένων και Αλγόριθµοι 11-1

(elementary graph algorithms)

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

Στοιχεία Θεωρίας Γράφων (Graph Theory)

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

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

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

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

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

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ

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

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

Κεφάλαιο 3. Γραφήματα. v1.3 ( ) Χρησιμοποιήθηκε υλικό από τις αγγλικές διαφάνειες του Kevin Wayne.

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

Αλγόριθμοι Γραφημάτων

ΕΠΛ 231 οµές εδοµένων και Αλγόριθµοι Άννα Φιλίππου,

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

Μαθηματικά Πληροφορικής

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

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

Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (1)

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ

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

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

ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΗΣΕΙΣ ΟΡΩΝ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙOΥΝΤΑΙ ΣΤΟΥΣ ΤΟΜΟΥΣ Α ΚΑΙ Β ΤΗΣ ΘΕ «ΔΙΑΚΡΙΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ» Ένα γράφημα αποτελείται από ένα σύνολο 94.

Μαθηματικά Πληροφορικής

Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη

Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη

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

Γράφοι. κόµβοι) και ένα σύνολο από γραµµές (που λέγονται ακµές) οι οποίες

HY118-Διακριτά Μαθηματικά

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

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

Σχέσεις, Ιδιότητες, Κλειστότητες

Φροντιστήριο #8 Ασκήσεις σε Γράφους 24/5/2016

Θεωρία Γραφημάτων 8η Διάλεξη

Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Φροντιστήριο #8 Ασκήσεις σε Γράφους 16/5/2017

Γράφηµα (Graph) Εργαστήριο 10. Εισαγωγή

Θεωρία Γραφημάτων: Ορολογία και Βασικές Έννοιες

Το πρόβλημα μονοδρόμησης (The One-Way Street Problem)

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

Διάλεξη 29: Γράφοι. Διδάσκων: Παναγιώτης Ανδρέου

HY118-Διακριτά Μαθηματικά

Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

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

Θεωρία Γραφημάτων 10η Διάλεξη

Αναζήτηση Κατά Πλάτος

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

Ενότητα 10 Γράφοι (ή Γραφήµατα)

Κατευθυνόμενα και μη κατευθυνόμενα γραφήματα

ΠΛΗ 20, 4 η ΟΣΣ: Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Βασικές Δοµές Δεδοµένων. Σύντοµη επανάληψη (ΕΠΛ 035).

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

Θεωρία Γραφημάτων: Ορολογία και Βασικές Έννοιες

Θεωρία Γραφημάτων 6η Διάλεξη

Φροντιστήριο #9 Ασκήσεις σε Γράφους 18/5/2018

ΠΛΗ 20, 4 η ΟΣΣ: Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Στοιχεία Θεωρίας Γραφηµάτων (2)

Θεωρία Γραφημάτων 1η Διάλεξη

Θεωρία Γραφημάτων 11η Διάλεξη

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

Φροντιστήριο #9 Λυμένες Ασκήσεις σε Γράφους

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

Πανεπιστήμιο Στερεάς Ελλάδας Τμήμα Πληροφορικής Εξάμηνο ΣΤ ΘΕΩΡΙΑ ΓΡΑΦΩΝ

Κεφάλαιο 3. Γραφήματα. ver. 21/12/2014. Χρησιμοποιήθηκε υλικό από τις αγγλικές διαφάνειες του Kevin Wayne.

Σχεδίαση και Ανάλυση Αλγορίθμων Ενότητα 3: ΑΝΑΠΑΡΑΣΤΑΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ - ΓΡΑΦΗΜΑΤΑ

Αλγόριθµοι Ροής σε Γράφους (CLR, κεφάλαιο 27)

1 (6) 9 (6) 2 (3) 10 (9) 3 (6) 11 (6) 4 (8) 12 (6) 5 (6) 13 (8) 6 (5) 14 (6) 7 (6) 15 (11) 8 (8)

ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

HY118-Διακριτά Μαθηματικά. Θεωρία γράφων / γραφήματα. Τι έχουμε δει μέχρι τώρα. Υπογράφημα. 24 -Γράφοι

Αναζήτηση Κατά Πλάτος

Θεωρία Γραφημάτων 4η Διάλεξη

Αλγόριθµοι Γραφηµάτων

Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι για NP- ύσκολα Προβλήματα

ΠΛΗ 20, 5 η ΟΣΣ: Θεωρία Γραφημάτων

Θεωρία γραφημάτων. Παλιό αντικείμενο 18 ος αιώνας Leonhard Euler (Ελβετός μαθηματικός): πρόβλημα γεφυρών της πόλης Königsberg

Graph Algorithms. Παρουσίαση στα πλαίσια του μαθήματος «Παράλληλοι Αλγόριθμοι» Καούρη Γεωργία Μήτσου Βάλια

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

HY118-Διακριτά Μαθηματικά

Θεωρία Γραφημάτων 7η Διάλεξη

ΠΛΗ 20, 4 η ΟΣΣ: Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Θεωρία και Αλγόριθμοι Γράφων

Network Science. Θεωρεία Γραφηµάτων (2)

Γράφημα ; Γειτονικές είναι κορυφές που ενώνονται με ακμή

Transcript:

Γράφοι Ένας γράφος ή αλλιώς γράφηµα αποτελείται απο πλευρές (ακµές) και κορυφές (κόµβους). Εφαρµογές: Τηλεπικοινωνιακά και Οδικά ίκτυα, Ηλεκτρονικά Κυκλώµατα, Β.. κ.ά.

Graph Drawing 4 πιθανές αναπαραστάσεις του ίδιου γράφου

Σηµασιολογία Ένας γράφος συµβολίζεται µε G=(V,E) Όπου V={1,,n} ένα σύνολο από κορυφές (vertices) E V V ένα σύνολο από πλευρές ή ακµές (edges) e = ( u, v) E συµβολίζουµε µια πλευρά n= V το πλήθος των κορυφών V V m= E το πλήθος των πλευρών Παρατηρήσεις: Οι πλευρές είναι ένα διατεταγµένο ζέυγος µε στοιχεία κορυφές δηλαδή εν γένει (1,2) δεν είναι το ίδιο µε το (2,1) Θα γράφουµε (u,v) και θα εννοούµε οτι η κορυφή u επικοινωνεί µε την κορυφή v.

Μη κατευθυνόµενος γράφος Ένας µη κατευθυνόµενος γράφος (undirected graph), είναι ένας γράφος για τον οποίο ισχύει (u,v) αν και µόνο αν (v,u) Οι κορυφές u και v λέγονται άκρα της (u,v) Οι κορυφές u και v λέγονται γείτονες αν υπάρχει η (u,v). Αν η u έχει d γείτονες τότε λέµε πως έχει βαθµό d.

Κατευθυνόµενος γράφος Σε ένα κατευθυνόµενο γράφο (directed graph) τα επόµενα δεν είναι (εν γένει) ισοδύναµα ( u, v) ( v, u) Πχ. Υπάρχει η ακµή (1,2) ενώ δεν υπάρχει η ακµή (2,1) Στη κατευθυνόµενη πλέον πλευρά (u,v) η κορυφή u λέγεται πηγή (origin) και η v προορισµός (destination). Η κορυφή v είναι γείτονας της u αν υπάρχει η κατευθυνόµενη πλευρά (u,v). έχει out-degree= d, αν έχει d γείτονες. έχει in-degree= d, αν είναι ο γείτονας d κορυφών.

Γράφος µε βάρη Θεωρούµε µια συνάρτηση βάρους w : E R Το wµπορεί να µοντελοποιεί βάρος, απόσταση, µήκος, χρόνο, κόστος, χωρητικότητα κ.ά. (επιτρέπονται και αρνητικά βάρη). AC AB + BC Γενικά τα βάρη δεν ικανοποιούν την τριγωνική ανισότητα

Απλός γράφος (simple) Απλός γράφος λέγεται ο γράφος που δεν έχει παράλληλες πλευρές Self loops (πλευρές µε του τύπου (u,u)) Σε απλό µη κατευθυνόµενο γράφο υπάρχουν το πολύ m n( n 1) 2 πλευρές. Σε απλό κατευθυνόµενο γράφο υπάρχουν το πολύ m=n(n-1) πλευρές. Πυκνός γράφος: m=θ(n 2 ) Αραιός γράφος: m=θ(n) = n 2 =

Ισοµορφισµός µεταξύ γράφων ύο γράφοι G 1 και G 2 λέγονται ισοµορφικοί αν υπάρχει ένα προς ένα αντιστοιχία των κορυφών τους έτσι ώστε ένα ζεύγος κορυφών του G 1 συνδέεται µε µια ακµή αν και µόνο αν το αντίστοιχο ζεύγος κορυφών του G 2 συνδέεται µε µια ακµή

Γράφος µε ετικέτες (labelled) Σε γράφο µε ετικέτες κάθε κορυφή έχει µια µοναδική ετικέτα (ID) που τη χαρακτηρίζει µονοσήµαντα. (Συνήθως 1..n) Για ένα γράφο µε ετικέτες µε n κορυφές υπάρχουν n 2 µη ισοµορφικοί του. 2 Π.χ. Για n=3 υπάρχουν 8 τέτοιοι γράφοι

Μονοπάτια (paths) και κύκλοι (cycles) Μονοπάτι P=(v 0, v 1,,v k ) µήκους k είναι µια ακολουθία απο κορυφές έ.ώ. να υπάρχει πλευρά (v i, v i+1 ) για 0<=i<=k-1 (µε όλες τις πλευρές διαφορετικές) Κύκλος C=(v 0, v 1,,v k-1, v 0 ) µήκους k είναι ένα µονοπάτι που ξεκινά και τελειώνει µε την ίδια κορυφή. Απλό µονοπάτι: όλες οι κορυφές είναι διαφορετικές Απλός κύκλος: όλες οι κορυφές είναι διαφορετικές εκτός από την αρχική και τελική που είναι ίσες

Οι γέφυρες του Königsberg Πρόβληµα : Είναι δυνατόν να διασχίσει κανείς και τις 7 γέφυρες περνώντας µια φορά από κάθε µια, ξεκινώντας και τελειώνοντας σε οποιοδήποτε σηµείο;

Euler & Hamilton (paths & cycles) Euler µονοπάτι (Euler tour): µονοπάτι που περιέχει µια φορά ακριβώς όλες τις ακµές. Euler κύκλος: κύκλος που περιέχει µια φορά ακριβώς όλες τις ακµές. Hamilton µονοπάτι (Hamilton tour): απλό µονοπάτι που περιέχει µια φορά ακριβώς όλες τις κορυφές. Hamilton κύκλος: απλό κύκλος που περιέχει µια φορά ακριβώς όλες τις κορυφές.

Συνεκτικός γράφος Ένας µη κατευθυνόµενος γράφος θα λέγεται συνεκτικός αν για κάθε ζεύγος κορυφών του υπάρχει µονοπάτι που τις συνδέει. Ένας κατευθυνόµενος γράφος θα λέγεται ισχυρά συνεκτικός (strongly connected) αν για κάθε ζεύγος κορυφών του υπάρχει κατευθυνόµενο µονοπάτι που τις συνδέει. Ένας κατευθυνόµενος γράφος θα λέγεται ασθενά συνεκτικός (weakly connected) αν ο αντίστοιχος µη κατευθυνόµενος γράφος είναι συνεκτικός. Σε απλό συνεκτικό µη κατευθυνόµενο γράφο υπάρχουν τουλάχιστον m=n-1 πλευρές. Σε απλό ισχυρά συνεκτικό κατευθυνόµενο γράφο υπάρχουν τουλάχιστον m=n πλευρές.

Υπογράφος Ο γράφος G =(V,E ) θα λέγεται υπογράφος ενός γράφου G=(V,E) αν: V ' V E' E

Πλήθος Πλευρών Θεώρηµα: Έστω G ένας απλός µη κατευθυνόµενος γράφος και k το πλήθος των συνεκτικών συνιστωσών τότε: n k m ( n k)( n k + 1) 2 Πρόταση: Ένας απλός µη κατευθυνόµενος γράφος µε n κορυφές είναι συνεκτικός αν έχει m πλευρές µε: ( n 1)( n 2) m > δηλαδή να έχει περισσότερες από τις ακµές του πλήρους γράφου n-1 ακµών. 2

Θεώρηµα 4 χρωµάτων Είναι δυνατόν να χρωµατίσουµε ένα χάρτη µε 4 χρώµατα ώστε γειτονικές χώρες να έχουν διαφορετικό χρώµα; Ή είναι δυνατόν να χρωµατίσουµε τις κορυφές του γράφου µε το πολύ 4 χρώµατα; Μπορεί να χρωµατιστεί ένας επίπεδος γράφος µε το πολύ 4 χρώµατα; Θεώρηµα 4-χρωµάτων (4-coloring theorem) Το ελάχιστο πλήθος χρωµάτων που απαιτείται για το χρωµατισµό ενός επίπεδου γράφου είναι 4.

ιάφορα Προβλήµατα Ταιριάσµατος (matching) Περιπλανώµενου (πλανόδιου) πωλητή (TSP) Κάλυψης κορυφών (vertex cover) Ισοµορφισµού (subgraph-isomorphism) Κλίκας (clique)