WYŻSZA SZKOŁA INFORMATYKI STOSOWANEJ I ZARZĄDZANIA



Podobne dokumenty
SKOJARZENIA i ZBIORY WEWN. STABILNE WIERZCH. Skojarzeniem w grafie G nazywamy dowolny podzbiór krawędzi parami niezależnych.

Matematyczne Podstawy Informatyki

Kolorowanie wierzchołków Kolorowanie krawędzi Kolorowanie regionów i map. Wykład 8. Kolorowanie

Kolorowanie wierzchołków

WYŻSZA SZKOŁA INFORMATYKI STOSOWANEJ I ZARZĄDZANIA

SPÓJNOŚĆ. ,...v k. }, E={v 1. v k. i v k. ,...,v k-1. }. Wierzchołki v 1. v 2. to końce ścieżki.

Wykłady z Matematyki Dyskretnej

Graf. Definicja marca / 1

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, B/14

Rządowy program Mieszkanie dla młodych dane wg stanu na r.

Rządowy program Mieszkanie dla młodych dane wg stanu na r.

Rządowy program Mieszkanie dla młodych dane wg stanu na r.

Rządowy program Mieszkanie dla młodych dane wg stanu na r.

Rządowy program Mieszkanie dla młodych dane wg stanu na r.

Rządowy program Mieszkanie dla młodych dane wg stanu na r.

Rządowy program Mieszkanie dla młodych dane wg stanu na r.

Rządowy program Mieszkanie dla młodych dane wg stanu na r.

Rządowy program Mieszkanie dla młodych dane wg stanu na r.

Rządowy program Mieszkanie dla młodych dane wg stanu na r.

Rządowy program Mieszkanie dla młodych dane wg stanu na r.

Rządowy program Mieszkanie dla młodych dane wg stanu na r.

KURS MATEMATYKA DYSKRETNA

Drzewa. Jeżeli graf G jest lasem, który ma n wierzchołków i k składowych, to G ma n k krawędzi. Własności drzew

Podstawowe własności grafów. Wykład 3. Własności grafów

Rządowy program Mieszkanie dla młodych dane za III kwartały 2014 r. Warszawa, 6 października 2014 r.

Drzewa spinające MST dla grafów ważonych Maksymalne drzewo spinające Drzewo Steinera. Wykład 6. Drzewa cz. II

Rządowy program Mieszkanie dla młodych dane wg stanu na r. Warszawa, 7 lipca 2014 r.

Ilustracja S1 S2. S3 ściana zewnętrzna

MATEMATYKA DYSKRETNA - MATERIAŁY DO WYKŁADU GRAFY

Matematyka dyskretna

Zad. 1 Zad. 2 Zad. 3 Zad. 4 Zad. 5 SUMA

Rządowy program Mieszkanie dla młodych dane wg stanu na r.

Algorytmiczna teoria grafów

Rządowy program Mieszkanie dla młodych Dane za I kwartał 2015r.

Rządowy program Mieszkanie dla młodych Dane za IV kwartał 2014r.

E ' E G nazywamy krawędziowym zbiorem

Wykaz rachunków bankowych urzędów skarbowych, których naczelnicy są właściwi wyłącznie w zakresie podatników określonych w art. 5 ust.

Czy istnieje zamknięta droga spaceru przechodząca przez wszystkie mosty w Królewcu dokładnie jeden raz?

ZESTAWIENIE ZBIORCZYCH WYNIKÓW GŁOSOWANIA NA KANDYDATÓW NA PREZYDENTA RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ W DNIU 20 CZERWCA 2010 R.

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, /14

6d. Grafy dwudzielne i kolorowania

Lista instytucji uczestniczących we wdrażaniu PO KL

Teoria grafów podstawy. Materiały pomocnicze do wykładu. wykładowca: dr Magdalena Kacprzak

Instrukcja do sprawozdań statystycznych Ministra Zdrowia

Zadania z ćwiczeń #18 (pon. 7 maja) Matematyka Dyskretna

Suma dwóch grafów. Zespolenie dwóch grafów

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, /15

Program Mieszkanie dla Młodych dane liczbowe za I kwartał 2014 r.

MATEMATYKA DYSKRETNA - KOLOKWIUM 2

Opracowanie prof. J. Domsta 1

XXIII OGÓLNOPOLSKA OLIMPIADA MŁODZIEŻY - Lubuskie 2017 w piłce siatkowej

Minister Zdrowia. Część II. Sprawozdanie z realizacji Krajowego Programu Zwalczania AIDS i Zapobiegania Zakażeniom HIV na lata w 2010 roku

Wprowadzenie Podstawy Fundamentalne twierdzenie Kolorowanie. Grafy planarne. Przemysław Gordinowicz. Instytut Matematyki, Politechnika Łódzka

SKUP I CENY SKUPU MLEKA W STYCZNIU 2009 ANALIZA POLSKIEJ IZBY MLEKA 2/2009

KURS MATEMATYKA DYSKRETNA

WYKONAWCY. Zał. nr 2 do UMOWY../BAF - VI/PN/MSW/13,

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, /15

upadłość konsumencka rocznie

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, /15

Wykaz Specjalistycznych Ośrodków/Poradni Diagnozy i Rehabilitacji Dzieci i Młodzieży z Wadą Słuchu

Algebrą nazywamy strukturę A = (A, {F i : i I }), gdzie A jest zbiorem zwanym uniwersum algebry, zaś F i : A F i

Przykłady grafów. Graf prosty, to graf bez pętli i bez krawędzi wielokrotnych.

ZAŁĄCZNIK STATYSTYCZNY

Znajdowanie skojarzeń na maszynie równoległej

Raport z cen korepetycji w Polsce Na podstawie cen z serwisu e-korepetycje.net

Kolorowanie wierzchołków grafu

Raport z cen korepetycji w Polsce 2016/2017. Na podstawie cen z serwisu e-korepetycje.net

Informacja dotycząca realizacji programu Szklanka mleka przez Biuro Wspierania Konsumpcji Agencji Rynku Rolnego

Mieszkanie dla Młodych w pigułce"

(tekst o znaczeniu dla EOG) Pomoc nr XS 192/08 Państwo Członkowskie Rzeczpospolita Polska Region. Zachodni woj. zachodniopomorskie

KRAJOWY REJESTR SĄDOWY. Stan na dzień godz. 03:22:32 Numer KRS:

newss.pl Singiel to nie rodzina, a jeśli mieszkanie to tylko nowe

10. Kolorowanie wierzchołków grafu

Grafy. Graf ( graf ogólny) to para G( V, E), gdzie:

Lekkoatletyka dla Każdego. Program upowszechniania sportu wśród dzieci i młodzieży

Warszawa, dnia 12 maja 2015 r. Poz. 650 OBWIESZCZENIE PAŃSTWOWEJ KOMISJI WYBORCZEJ. z dnia 11 maja 2015 r.

TEORIA GRAFÓW I SIECI

REGION-GOSPODARKA-UNIA 8 23 maja 2014

STAŻ KIERUNKOWY: CELE I ZADANIA PLACÓWEK PUBLICZNEJ SŁUŻBY KRWI. L.p. Nazwa jednostki Adres Województwo Liczba miejsc Uwagi. ul.ks.

Efekty kampanii informacyjnej. Warszawa Konferencja międzynarodowa w ramach kampanii informacyjnej. GMO a środowisko przyrodnicze

a) 7 b) 19 c) 21 d) 34

STOP dla nielegalnych środków ochrony roślin Kampania edukacyjna DuPont Poland

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, /14

Stypendia Pomostowe EDYCJE I XVII W LICZBACH

Wojewódzki Urząd Pracy w Białymstoku. Wojewódzka Rada Rynku Pracy Białymstoku 2 czerwca 2017 roku

Sprawdzian - 8 kwietnia 2008 roku

Twierdzenie Halla o małżeństwach

Średnia wielkość powierzchni gruntów rolnych w gospodarstwie za rok 2006 (w hektarach) Jednostka podziału administracyjnego kraju

System zawiesi do przewodów wentylacyjnych i oddymiających oraz kanałów kablowych

, , STOSUNEK DO RZĄDU I OCENA DZIAŁALNOŚCI INSTYTUCJI POLITYCZNYCH W NOWYCH WOJEWÓDZTWACH

Dolnośląski O/W Kujawsko-Pomorski O/W Lubelski O/W. plan IV- XII 2003 r. Wykonanie

Teoria grafów. Magdalena Lemańska

Rachunek podziałów i elementy teorii grafów będą stosowane w procedurach redukcji argumentów i dekompozycji funkcji boolowskich.

Teoria grafów dla małolatów. Andrzej Przemysław Urbański Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

Wielko i alokacja floty STMS w Polsce

ZAŁĄCZNIK STATYSTYCZNY

Wykład 8. Drzewo rozpinające (minimum spanning tree)


Komunikat o wypadkach przy pracy i chorobach zawodowych rolników w I półroczu 2014 roku.

Procedura dysponowania

Transkrypt:

DRZEWA i LASY Drzewem nazywamy graf spójny nie zawierający cykli elementarnych. Lasem nazywamy graf nie zawierający cykli elementarnych. Przykłady drzew i lasów takie krawędzie są wykluczone drzewo las Twierdzenie Niech G będzie grafem o n wierzchołkach. Wówczas następujące stwierdzenia są równoważne:. G jest drzewem.. G nie zawiera cykli elementarnych i ma n krawędzi.. G jest spójny i ma n krawędzi.. G jest spójny i każda krawędź jest mostem.. Dowolne dwa wierzchołki grafu G są połączone dokładnie jedną drogą. 6. Graf G nie zawiera cykli elementarnych a dołączenie dowolnej nowej krawędzi do G tworzy dokładnie jeden taki cykl. Dowód Dla n = równoważność stwierdzeń jest oczywista. Zakładamy, że n. (..) Indukcja względem liczby wierzchołków; załóżmy, że implikacja zachodzi dla dowolnego drzewa o liczbie wierzchołków nie większej od n. Pokażemy, że zachodzi dla n. Usuńmy z G jedną krawędź. Ponieważ G nie zawiera cykli elementarnych, to usunięcie krawędzi prowadzi do rozpadu G na dwa drzewa, które na mocy założenia indukcyjnego mają razem (n ) krawędzi. Zatem G musi mieć (n ) krawędzi. (..) Gdyby G nie był spójny, to łączna liczba krawędzi w jego składowych, będących drzewami, byłaby co najmniej o mniejsza od liczby wierzchołków. Przeczy to założeniu, że G ma n krawędzi. (..) Usunięcie dowolnej krawędzi daje graf o n wierzchołkach i n krawędziach, który nie jest spójny. (..) Ponieważ G jest spójny, to każda para wierzchołków jest połączona co najmniej jedną drogą. Gdyby dla pewnej pary wierzchołków były dwie takie drogi, to powstałby cykl. Przeczy to założeniu, że każda krawędź jest mostem. (. 6.) Graf G nie może zawierać cyklu elementarnego, bo oznaczałoby to, że istnieje para wierzchołków połączona dwiema drogami wierzchołkowo rozłącznymi. Dołączenie nowej krawędzi utworzy cykl elementarny. Może być tylko jeden taki cykl, bowiem istnienie dwóch takich cykli oznaczałoby, że w G istnieje cykl elementarny nie zawierający dołączanej krawędzi. (6..) Graf G musi być spójny. Gdyby tak nie było, to dodanie krawędzi łączącej składowe grafu nie powodowałoby powstania cyklu elementarnego. Wniosek W drzewie o n wierzchołkach co najmniej dwa z nich są stopnia. Dowód d( i) = E = ( n ) = n. i V Dla grafu spójnego G = (V, E) każde drzewo G T = (V, T) takie, że T E nazywamy drzewem rozpinającym (dendrytem) grafu G. MATEMATYKA DYSKRETNA (8) J.Sikorski Strona / 6

Przykład drzewa rozpinającego Twierdzenie (Cayley, 889) Graf pełny K n (dla n ) ma n n różnych drzew rozpinających. Przykład liczby drzew rozpinających w grafie pełnym K :, n n = = 6 Dowód (zarys dowodu konstrukcja kodu Prüfera dla drzewa) Załóżmy, że wierzchołki grafu są ponumerowane liczbami naturalnymi,..., n. Łatwo sprawdzić, że dla n = tw. zachodzi. Pokażemy, że dla n istnieje wzajemnie jednoznaczna odpowiedniość pomiędzy drzewami rozpinającymi graf pełny K n a n n ciągami (a, a,..., a n ), gdzie a i jest liczbą naturalną spełniającą nierówność a i n. Załóżmy, że T jest drzewem rozpinającym K n. Wybieramy wierzchołek v stopnia o najmniejszym numerze i przyjmujemy jako a numer wierzchołka sąsiedniego z v w drzewie T. Usuwamy z T wierzchołek v wraz z incydentną z nim krawędzią. Powtarzamy powyższe postępowanie kolejno dla a, a,..., a n. Aby ustalić odwrotną odpowiedniość pomiędzy ciągiem (a, a,..., a n ) a drzewem rozpinającym, weźmy dowolny ciąg (a, a,..., a n ), którego każdy wyraz spełnia warunek a i n, i zbudujmy odpowiadające mu drzewo T. Niech v będzie najmniejszą liczbą ze zbioru N = {,,..., n}, która nie występuje w ciągu (a, a,..., a n ). Dodajemy do T krawędź {a, v}. Usuwamy a z ciągu i podstawiamy N N \ {v}. Powtarzamy to postępowanie kolejno dla a, a,..., a n. Na końcu łączymy krawędzią ostatnie dwa wierzchołki, które pozostały w N. Przykład kodowania drzew rozpinających w grafie pełnym K : n n = = 6 (, ) (, ) (, ) (, ) (, ) (, ) (, ) (, ) (, ) (, ) (, ) (, ) MATEMATYKA DYSKRETNA (8) J.Sikorski Strona / 6

(, ) (, ) (, ) (, ) Przykład użycia kodu Prüfera kodowanie: odkodowanie: (,, ) (,, ) Terminologia: dla G T = (V, T), które jest drzewem rozpinającym graf G = (V, E) elementy zbioru T nazywamy gałęziami (drzewa) a elementy zbioru E \ T nazywamy cięciwami (grafu). Jeśli e jest cięciwą, to graf (V, T {e}) zawiera dokładnie jeden cykl C e. Zbiór Ω = { C e : e E \ T } nazywamy zbiorem cykli fundamentalnych grafu G (względem drzewa rozpinającego G T ) Twierdzenie Niech G = (V, E) będzie grafem spójnym, a G T = (V, T) jego drzewem rozpinającym. Jeżeli każdy cykl będziemy traktowali jak zbiór krawędzi, to dowolny cykl prosty C w grafie G można jednoznacznie przedstawić jako różnicę symetryczną cykli fundamentalnych C e dla e C \ T : C = C C... C Przykład przedstawiania cyklu Gałęzie, cięciwy i cykle fundamentalne: e e e k C {, } C {, } C {, } Ω = { C {, }, C {, }, C {, } } MATEMATYKA DYSKRETNA (8) J.Sikorski Strona / 6

C {, } C {, } {{, }, {, }, {, }} = {{, }, {, }, {, }} C {, } C = (C {, } C {, } ) C {, } = C = {{, }, {, }, {, }, {, }} SKOJARZENIA, ZBIORY WEWNĘTRZNIE STABILNE i POKRYCIA Graf G = (V, E) Krawędzie e, e E nazywamy niezależnymi, jeśli nie są incydentne ze wspólnym wierzchołkiem. Skojarzeniem w grafie G nazywamy dowolny podzbiór krawędzi parami niezależnych. Przykład skojarzenia Wierzchołki v, v V nazywamy niezależnymi, jeśli nie są wierzchołkami sąsiednimi. Zbiorem wewnętrznie stabilnym wierzchołków grafu G nazywamy dowolny podzbiór wierzchołków parami niezależnych. Przykład zbioru wewnętrznie stabilnego Pokryciem krawędziowym grafu nazywamy taki podzbiór jego krawędzi, że każdy wierzchołek grafu jest incydentny z przynajmniej jedną krawędzią z tego podzbioru. Przykład pokrycia krawędziowego Pokryciem wierzchołkowym grafu nazywamy taki podzbiór jego wierzchołków, że każda krawędź grafu jest incydentna z przynajmniej jednym wierzchołkiem z tego podzbioru. Przykład pokrycia wierzchołkowego MATEMATYKA DYSKRETNA (8) J.Sikorski Strona / 6

Oznaczenia: ν (G) - maksymalna liczba krawędzi niezależnych w grafie G α (G) - maksymalna liczba wierzchołków niezależnych w grafie G ρ (G) - minimalna liczba krawędzi pokrywających wszystkie wierzchołki grafu G τ (G) - minimalna liczba wierzchołków pokrywających wszystkie krawędzie grafu G Twierdzenie (Gallai, 99) Jeśli graf G = (V, E) jest grafem bez wierzchołków izolowanych, to ν (G) + ρ (G) = α (G) + τ (G) = V. Ponadto zachodzą nierówności: ν (G) τ (G), α (G) ρ (G). (maks.moc skojarz. min.moc pokr.wierz.) (maks.moc zb.w.stab. min.moc pokr.kraw.) Twierdzenie (König, 96) Jeśli graf jest dwudzielny, to ν (G) = τ (G). Rozważmy graf dwudzielny G = (V V, E) Skojarzeniem pełnym względem zbioru V nazywamy takie skojarzenie w grafie G, że dla każdego wierzchołka v V istnieje w skojarzeniu krawędź incydentna z tym wierzchołkiem. Dla podzbioru S V zdefiniujmy N(S) zbiór wierzchołków v V, dla których istnieje v S taki, że {v, v } E. Twierdzenie o małżeństwach (Hall, 9) W grafie dwudzielnym G = (V V, E) istnieje skojarzenie pełne względem zbioru V wtedy i tylko wtedy, kiedy dla każdego S V zachodzi nierówność N(S) S. Przykład sprawdzania warunku z tw. Halla V V a V V a b b c c d d e e N( {,, } ) = { a, c} (warunek Halla nie zachodzi) (skojarzenie pełne dla V ) KOLOROWANIE WIERZCHOŁKÓW GRAFU Graf G jest k-barwny, jeśli każdemu wierzchołkowi można przyporządkować jeden z k kolorów w taki sposób, że wierzchołki sąsiednie mają różne kolory. χ (G) - liczba chromatyczna grafu G, czyli minimalna wartość k, dla której graf jest k-barwny Przykład wyznaczania liczby chromatycznej χ( G ) = MATEMATYKA DYSKRETNA (8) J.Sikorski Strona / 6

Przykład kolorowania mapy płaskiej GDAŃSK ZACHODNIO POMORSKIE POMORSKIE KUJAWSKO- POMORSKIE WARMIŃSKO -MAZURSKIE PODLASKIE SZCZECIN BYDGOSZCZ OLSZTYN BIAŁYSTOK LUBUSKIE WIELKOPOLSKIE DOLNOŚLĄSKIE ŁÓDZKIE OPOLSKIE ŚLĄSKIE MAZOWIECKIE ŚWIĘTO- KRZYSKIE LUBELSKIE ZIELONA GÓRA POZNAŃ WROCŁAW OPOLE ŁÓDŹ WARSZAWA KIELCE LUBLIN PODKARPACKIE MAŁOPOLSKIE KATOWICE RZESZÓW KRAKÓW Twierdzenie o czterech kolorach Każdy graf planarny jest -barwny. (każdą płaską mapę można pokolorować czterema kolorami tak, że każde dwa stykające się obszary będą miały różne kolory) Problem rozstrzygania czy graf planarny (mapa płaska) jest -barwny: pierwsza pisana wzmianka list do De Morgana (8) dowód tw. ze wspomaganiem komputera Appel i Haken (976) Twierdzenie (Grötzsch, 99) Każdy graf planarny, który nie zawiera podgrafu K, jest -barwny. Twierdzenie Graf jest -barwny wtedy i tylko wtedy, gdy nie zawiera cykli o nieparzystej długości. Wniosek Każde drzewo o n wierzchołkach jest -barwne. Lemat Graf jest dwudzielny wtedy i tylko wtedy, gdy nie zawiera cykli o nieparzystej długości. Wniosek Każde graf dwudzielny jest -barwny. Twierdzenie (Brooks, 9) Jeśli G jest grafem spójnym i nie jest grafem pełnym oraz największy stopień wierzchołka grafu G jest równy k, to graf G jest k-barwny. Twierdzenie (Vizing, 96) Jeśli największy stopień wierzchołka grafu G jest równy k, to graf G jest (k+)-barwny. MATEMATYKA DYSKRETNA (8) J.Sikorski Strona 6 / 6