background image

 

1

Relacje. 
 
Relacja dwuargumentowa. 
 

Dla  danych  zbiorów  S  i  T  relacj   dwuargumentow   na  zbiorze  S

×T  jest 

dowolny podzbiór R zbioru S

×T. 

 
Interesuj ce dla nas b d  relacje s siedztwa i osi galno ci dla wierzchołków grafu. 
 
 
Grafy. 
 
Graf skierowany. 
 

Graf  skierowany  G  składa  si   z  dwóch  zbiorów,  niepustego  zbioru  V(G) 

wierzchołków  grafu  i  zbioru  E(G)  kraw dzi  grafu  oraz  z  funkcji 

γ

  odwzorowuj cej 

zbiór E(G) w zbiór V(G)

×V(G). 

 
wierzchołek –vertice (v);  

kraw d  – edge (e). 

 

Je li e jest kraw dzi  grafu G i 

γ

 (e)= (p, q) to p nazywamy pocz tkiem kraw dzi e, a 

q ko cem kraw dzi e i mówimy,  e e biegnie od p do q
 
Rysunkiem grafu skierowanego jest wykres 
składaj cy si  z punktów odpowiadaj cych 
elementom  zbioru  V(G)  oraz  strzałek, 
odpowiadaj cych  elementom  zbioru  E(G), 

takich  e  je li 

γ

  (e)=  (p,  q),  to  strzałka 

odpowiadaj ca  e  biegnie  od  punktu 
oznaczonego p do punktu oznaczonego q.  
  
                                                                            

    a 

 

    f 

 

    g 

 

    i 

 

    j 

 

γ

(e)  (v

1

,v

2

)   

(v

4

,v

2

)   

(v

4

,v

1

)   

(v

4

,v

3

)   

(v

3

,v

3

 

 

f

g

j

 

v

1

 

v

v

v

Rys. 

1 

background image

 

2

Macierze. 

Macierze  dwuwymiarowe  s   wa nym  narz dziem  do  opisywania  grafów 
skierowanych  i  relacji  dwuargumentowych.  W  potrzebnym  nam  tutaj  zakresie 
b dziemy postrzega  macierz w sposób uproszczony, jako prostok tn  tablic  liczb.  
 
W  badaniu  relacji  sko czonych  grafów  skierowanych  i  nieskierowanych  u yteczne 
jest  poj cie  s siedztwa.  Dla  danego  grafu  G  i  wierzchołków  x,y  w  zbiorze  V(G) 
mówimy,  e wierzchołek x jest s siedni do w stosunku do wierzchołka y, je li istnieje 
kraw d  w E(G) od x do y. Mówimy wtedy,  e wierzchołki x, y s  ze sob  w relacji 
s siedztwa. 
Macierz  opisuj c  t  relacj  jest macierz s siedztwa. Niech G b dzie skierowanym 

grafem sko czonym a V(G) ={v

1

, v

2

, …, v

n

} zbiorem wierzchołków tego grafu. 

 
Macierz s siedztwa. 
 

Macierz  M  wymiaru  n

×n,  której  ka dy  wyraz M[i,j] jest  liczb   kraw dzi od 

wierzchołka i do wierzchołka j. 
 

Zatem M[i,j]=0, je li nie istnieje kraw d  od v

i

 do v

j

, w przeciwnym wypadku M[i,j] 

jest dodatni  liczb  całkowit . 
 
Przykład 

1. Macierz s siedztwa dla grafu z Rys. 1 ma posta : 

 
W  przypadku  grafów  bez  kraw dzi  wielokrotnych  (wi cej  ni   jedna  kraw d   ł czy 
dwa  wierzchołki)  istnieje  wzajemnie  jednoznaczna  odpowiednio   mi dzy  grafami 
skierowanymi, a relacjami.  
 
 
 

=

0

1

1

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

M

background image

 

3

Przykład 

2. We my relacj  R na zbiorze {0,1,2,3} okre lon  przez ≤. Zatem (m,n)∈ R 

wtedy i tylko wtedy gdy m 

≤ n. Macierz M oraz graf G odpowiadaj ce relacji R s  

przedstawione na Rys.

2

 

 
 
 
 
 
Ka dej relacji R w zbiorze sko czonym S odpowiada sko czony graf skierowany G

R

 

bez kraw dzi wielokrotnych. Zatem odpowiada tej relacji równie  macierz M

R

, której 

wyrazami s  0 i 1. Poniewa  zbiorem wierzchołków grafu jest zbiór S, wi c je li n 
jest moc  zbioru S to macierz M

R

 jest macierz  wymiaru n 

× n. 

 
 
 
 
 
 
Droga.  

Drog   w  grafie  skierowanym  G  nazywamy  ci g  kraw dzi  taki,  e  koniec 

jednej kraw dzi jest pocz tkiem nast pnej.  

 

Je li e

1

, e

2

, …, e

n

 nale  do zbioru E(G), to ci g kraw dzi e

e

2

…e

n

, wraz z ci giem 

wierzchołków  v

1

v

2

…v

n

+1

,  takim  e 

γ

(e

j

)={v

j

,

v

j

+1

},  jest 

drog   długo ci  n  od 

wierzchołka v

1

 do wierzchołka v

n

+1

.  

 
P tla.  

Wierzchołki v

j

,

v

j

+1 

mog  by  równe, w takim wypadku kraw d  e

j

 jest p tl .  

=

1

0

0

0

1

1

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

M

0

1

2

3

Rys. 

2 

background image

 

4

 
Droga zamkni ta.  

Je li v

1

 = v

n

+1

, to tak  drog  nazywamy drog  zamkni t .   

 

Przykład 3

Rozwa my  graf  przedstawiony  na  Rys.  1. 
Droga 

efg jest drog  zamkni t . Kraw d  j 

stanowi p tl .  
 

Rys.

 3 

 
Droga  zamkni ta  mo e  składa   si   z  tego 
samego  ci gu  kraw dzi,  przechodzonych 
„tam i z powrotem” np. efggfe.  
Jednak najwa niejszymi drogami zamkni tymi s  te, w których  adna kraw d  si  nie 
powtarza.  
 
Droga prosta.  

droga w której wszystkie kraw dzie s  ró ne. 

 
W drodze prostej  adna kraw d  nie jest wykorzystana dwa razy, chocia  taka droga 
mo e przechodzi  przez ten sam wierzchołek wi cej ni  jeden raz.  
 
Cykl. 

Zamkni t  drog  prost , której ci giem wierzchołków jest ci g {v

j

, j=1,…, n} 

nazywamy cyklem je li wierzchołki s  ró ne. 
 
Graf acykliczny. 

 

 

 

Droga acykliczna. 

Graf nie zawieraj cy cykli. 

„Podgraf” składaj cy si  z wierzchołków 
i kraw dzi tej drogi jest acykliczny. 

 

Graf jest acykliczny wtedy i tylko wtedy gdy nie zawiera zamkni tych dróg prostych. 

x

z

f

b

h

background image

 

5

Graf H jest podgrafem grafu G, je li V(H)

 ⊆ V(G), E(H) ⊆ E(G) oraz funkcja 

γ

 grafu 

G, okre lona na E(G) pokrywa si  z funkcj  

γ

 grafu H okre lon  na E(H). 

Gdy graf G nie ma kraw dzi wielokrotnych i je li traktujemy zbiór E(G) jako zbiór 

jedno-  i  dwu-elementowych  podzbiorów  V(G)  to  warunek  nało ony  na  funkcj  

γ

 

wynika z inkluzji E(H)

 ⊆ E(G).