Слайд 1Тема урока: «Графы (основные понятия)»
МДК 01.02 Математический аппарат для построения компьютерных
Слайд 2Что такое граф?
Как хранить графы?
Слайд 31. Что такое граф?
Граф – набор точек (вершин, узлов), часть из
которых соединена отрезками (ребрами, дугами).
Слайд 41. Что такое граф?
Граф определяется парой множеств:
Конечное множество элементов V
(вершин)
Конечное множество элементов (ребер) E, каждый элемент содержит пару вершин (например (a,b))
Если вершины соединены ребром, они называются смежными.
Слайд 61. Что такое граф?
Ориентированный граф (орграф, диграф) – граф, ребрам которого
задано направление.
Слайд 71. Что такое граф?
Для ребра (a,c) говорят, что ребро выходит из
вершины a и входит в вершину с
Слайд 81. Что такое граф?
Петля – ребро, которое соединяет вершину саму с
собой.
Слайд 91. Что такое граф?
Полный граф – граф, в котором каждая пара
вершин соединена ребрами.
Слайд 101. Что такое граф?
Взвешенный граф – граф, в котором ребрам поставлены
в соответствия какие-то числовые значения.
Числа называются весами, ценами, стоимостями и т.д.
Слайд 111. Что такое граф?
Путь от вершины a к вершине b –последовательность
смежных вершин, которая начинается от вершины a и заканчивается в вершине b.
(0→6): 0→1→2→4→6
(0→6): 0→1→3→2→4→6
Если все вершины
различны
– путь называется простым.
Слайд 121. Что такое граф?
Направленный путь от вершины a к вершине b
– последовательность смежных вершин в ориентированном графе, которая начинается от вершины a и заканчивается в вершине b.
(1→6): 1→2→4→6
(1→6): 1→2→4→5→6
(1→6): 1→2→3→6
Слайд 131. Что такое граф?
Длина пути - количество ребер, через которые нужно
пройти (количество вершин – 1).
Длина простого пути
№1 0→6: 4
№ 2 0→6: 5
Слайд 141. Что такое граф?
Длина пути во взвешенном графе – сумма весов
ребер, через которые прошел путь.
Длина простого пути
№1 0→6: 5+8+6+7=26
№2 0→6: 5+2+4+6+7=24
Слайд 151. Что такое граф?
Кратчайший путь в графе – путь с наименьшим
количеством ребер.
Кратчайший путь во взвешенном графе – путь с минимальным суммарным весом.
Кратчайший путь в графе: №1
Кратчайший путь во взвешенном графе: №2
Слайд 161. Что такое граф?
Цикл – простой путь, который начинается и заканчивается
в одной и той же вершине.
Граф, в котором нет циклов – ациклический. Если циклы есть – граф циклический.
Циклический Ациклический
Слайд 171. Что такое граф?
Связный граф – граф, в котором для любой
пары вершин есть путь (не обязательно простой), который их соединяет.
Несвязный граф
Слайд 181. Что такое граф?
Связный компонент графа – максимальный связный подграф, который
нельзя расширить за счет включения вершин, смежных, с какой-либо вершиной компонента.
Компонент 1: {a,b,c,d,e}
Компонент 2: {f,g,h,i}
Слайд 191. Что такое граф?
Сильно связный граф – ориентированный граф, в котором
для любой пары вершин есть путь (не обязательно простой), который их соединяет.
Слайд 201. Что такое граф?
Сильно связный компонент графа – максимально связный подграф,
в котором любая вершина достижима из любой другой вершины.
Слайд 211. Что такое граф?
Плотный граф – граф, в котором количество ребер
близко к максимальному ((n2-n)/2)
Разреженный граф – граф, в котором количество ребер далеко от максимального.
Плотный Разреженный
Слайд 222. Как хранить графы?
Граф хранится в виде:
Матрицы смежности
Списков смежности
Слайд 232. Как хранить графы?
Матрица смежности для графа с n вершинами состоит
из n*n элементов.
Строка – исходная вершина, столбец – входящая.
Если существует ребро, которое соединяет вершины a и b, тогда на пересечении строки a и столбца b ставится 1, если ребра нет – ставится 0.
Для неориентированного графа матрица смежности симметрична главной диагонали.
Слайд 242. Как хранить графы?
Списки смежности – массив связанных списков. Для n
вершин массив будет состоять из n элементов.
Каждый элемент массива – вершина, откуда выходит ребро.
Каждый элемент списка – вершина, в которую входит ребро.
Связный список формируется в произвольном порядке
Слайд 252. Как хранить графы?
Для взвешенного графа
Матрица смежности представляет собой матрицу весов.
На пересечении a и b ставится вес ребра, или ∞, если ребра нет.
В связном списке появляется поле для обозначения веса ребра.
Слайд 262. Как хранить графы?
Выбор способа хранения графа зависит, как правило, от
используемых алгоритмов.
В остальных случаях, если граф плотный – лучше использовать матрицу смежности. Если граф разреженный – лучше использовать списки смежности.