Изолированная_вершина_графа_может_быть_компонентой_леса

Некоторые определения теории графов

Связные графы , в которых существует одна и только одна цепь, соединяющая каждую пару вершин, называются деревьями . Дерево можно определить и как связный граф , не содержащий циклов.

16

Пример. Кубок по настольному теннису разыгрывается по олимпийской системе. Встречи проводятся без «ничьих». К очередному туру допускается только победившая в предыдущем туре команда . Проигравшие команды выбывают из игры. Для завоевания кубка команда должна победить во всех турах. На участие в розыгрыше кубка поданы заявки от команд.

Схема проведения игр изображается графом

Вершины нижнего «яруса» дерева интерпретируем как команды, участвующие в розыгрыше кубка, вершины второго снизу яруса — как команды-победительницы в 1/16финала, вершины третьего яруса — как команды-победительницы в 1/8финала и т.д.

Какую информацию можно получить с помощью этого дерева?

Непосредственно с него считываются:

  1. Число всех участников розыгрыша кубка (число вершин нижнего «яруса»).
  2. Число этапов проведения розыгрыша (число «ярусов» из вершин в дереве, не считая нижнего).
  3. Число команд, участвующих в 1/8финала, в 1/4финала, в 1/2финала (число вершин, соответственно, в четвертом сверху ярусе, в третьем сверху ярусе, во втором сверху ярусе).
  4. Число матчей, которые придется сыграть командам для выявления обладателя кубка (число вершин в графе без нижнего «яруса»). Хотя это число легко определяется и без дерева. (В каждом матче выбывает одна команда. Для того чтобы была выявлена команда-победительница, остальные должны выбыть из соревнования. Поэтому число матчей равно числу команд без одной, а именно 15).

Удобно считать, что граф , состоящий из одной изолированной вершины, тоже является деревом. Для каждой пары вершин дерева существует единственный соединяющий их путь . Лесом называется несвязный граф , представляющий объединение деревьев. Всякое ребро в дереве и в лесе является мостом (признак 3).

Читайте также:  Нужно_ли_снимать_пенку_при_варке_малинового_варенья

Изображен лес , состоящий из четырех компонент , каждая из которых является деревом.

Заметим, что по определению деревья и леса являются простыми графами. По многим показателям дерево представляет собой простейший нетривиальный тип графа.

Известно, что в связном графе Gудаление одного ребра, принадлежащего некоторому выбранному циклу, не нарушает связности оставшегося графа. Применим эту процедуру к одному из оставшихся циклов, и так до тех пор, пока не останется ни одного цикла . В результате получим дерево , связывающее все вершины графа G, оно называется остовным деревом или остовом, или каркасом графа G.

В общем случае обозначим через Gпроизвольный граф с nвершинами, mребрами и kкомпонентами. Применяя описанную выше процедуру к каждой компоненте G, получим в результате граф , называемый остовным лесом . Число удаленных в этой процедуре ребер называется циклическим рангом или циклическим числом графа Gи обозначается через \gamma (G). Мы видим, что \gamma (G)=m-n+kи является неотрицательным целым числом. Таким образом, циклический ранг дает меру связности графа: циклический ранг дерева равен нулю, а циклический ранг циклического графа равен единице. Удобно также определить коциклический ранг или ранг разреза графа Gкак число ребер в его остовном лесе. Коциклический ранг обозначается через \chi (G)и равен n-k.

Теорема 2.1 Дерево с nвершинами имеет n-1ребро .

Доказательство Для того чтобы из одного дерева G, не являющегося изолированной вершиной , получить два дерева с теми же вершинами, необходимо удалить из Gодно ребро . Для образования трех деревьев необходимо удалить из Gдва каких-нибудь ребра. Самое большее, из дерева Gс nвершинами можно получить nдеревьев, каждое из которых является изолированной вершиной. Для этого необходимо удалить n-1ребро из дерева G. Итак, действительно, в дереве с nвершинами — n-1ребро .

Источник

Некоторые определения теории графов

Связные графы , в которых существует одна и только одна цепь, соединяющая каждую пару вершин, называются деревьями . Дерево можно определить и как связный граф , не содержащий циклов.

Читайте также:  Снежный_лес_белого_лиса

16

Пример. Кубок по настольному теннису разыгрывается по олимпийской системе. Встречи проводятся без «ничьих». К очередному туру допускается только победившая в предыдущем туре команда . Проигравшие команды выбывают из игры. Для завоевания кубка команда должна победить во всех турах. На участие в розыгрыше кубка поданы заявки от команд.

Схема проведения игр изображается графом

Вершины нижнего «яруса» дерева интерпретируем как команды, участвующие в розыгрыше кубка, вершины второго снизу яруса — как команды-победительницы в 1/16финала, вершины третьего яруса — как команды-победительницы в 1/8финала и т.д.

Какую информацию можно получить с помощью этого дерева?

Непосредственно с него считываются:

  1. Число всех участников розыгрыша кубка (число вершин нижнего «яруса»).
  2. Число этапов проведения розыгрыша (число «ярусов» из вершин в дереве, не считая нижнего).
  3. Число команд, участвующих в 1/8финала, в 1/4финала, в 1/2финала (число вершин, соответственно, в четвертом сверху ярусе, в третьем сверху ярусе, во втором сверху ярусе).
  4. Число матчей, которые придется сыграть командам для выявления обладателя кубка (число вершин в графе без нижнего «яруса»). Хотя это число легко определяется и без дерева. (В каждом матче выбывает одна команда. Для того чтобы была выявлена команда-победительница, остальные должны выбыть из соревнования. Поэтому число матчей равно числу команд без одной, а именно 15).

Удобно считать, что граф , состоящий из одной изолированной вершины, тоже является деревом. Для каждой пары вершин дерева существует единственный соединяющий их путь . Лесом называется несвязный граф , представляющий объединение деревьев. Всякое ребро в дереве и в лесе является мостом (признак 3).

Изображен лес , состоящий из четырех компонент , каждая из которых является деревом.

Заметим, что по определению деревья и леса являются простыми графами. По многим показателям дерево представляет собой простейший нетривиальный тип графа.

Читайте также:  Гриб_трутовик_среда_обитания

Известно, что в связном графе Gудаление одного ребра, принадлежащего некоторому выбранному циклу, не нарушает связности оставшегося графа. Применим эту процедуру к одному из оставшихся циклов, и так до тех пор, пока не останется ни одного цикла . В результате получим дерево , связывающее все вершины графа G, оно называется остовным деревом или остовом, или каркасом графа G.

В общем случае обозначим через Gпроизвольный граф с nвершинами, mребрами и kкомпонентами. Применяя описанную выше процедуру к каждой компоненте G, получим в результате граф , называемый остовным лесом . Число удаленных в этой процедуре ребер называется циклическим рангом или циклическим числом графа Gи обозначается через \gamma (G). Мы видим, что \gamma (G)=m-n+kи является неотрицательным целым числом. Таким образом, циклический ранг дает меру связности графа: циклический ранг дерева равен нулю, а циклический ранг циклического графа равен единице. Удобно также определить коциклический ранг или ранг разреза графа Gкак число ребер в его остовном лесе. Коциклический ранг обозначается через \chi (G)и равен n-k.

Теорема 2.1 Дерево с nвершинами имеет n-1ребро .

Доказательство Для того чтобы из одного дерева G, не являющегося изолированной вершиной , получить два дерева с теми же вершинами, необходимо удалить из Gодно ребро . Для образования трех деревьев необходимо удалить из Gдва каких-нибудь ребра. Самое большее, из дерева Gс nвершинами можно получить nдеревьев, каждое из которых является изолированной вершиной. Для этого необходимо удалить n-1ребро из дерева G. Итак, действительно, в дереве с nвершинами — n-1ребро .

Источник

Оцените статью