Глоссарий теории графов

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Шаблон:Глоссарий Здесь собраны определения терминов из теории графов. Курсивом выделены ссылки на термины в этом словаре (на этой странице).

{{#if:

{{#if: | }}{{#if:

| Шаблон:АБВ/Цвет1 | Шаблон:АБВ/Цвет2 }}

А

Б

В

Шаблон:Якорь

Г

Д

  • Шаблон:ЯкорьДвойственный граф. Граф А называется двойственным к планарному графу В, если вершины графа А соответствуют граням графа В, и две вершины графа A соединены ребром тогда и только тогда, когда соответствующие грани графа B имеют хотя бы одно общее ребро.
  • Шаблон:ЯкорьДвудольный граф (или биграф, или чётный граф) — такой граф <math>G(V,E)</math>, что множество вершин V разбито на два непересекающихся подмножества <math>V_1</math> и <math>V_2</math>, причём всякое ребро E инцидентно вершине из <math>V_1</math> и вершине из <math>V_2</math> (то есть соединяет вершину из <math>V_1</math> с вершиной из <math>V_2</math>). То есть правильная раскраска графа осуществляется двумя цветами. Множества <math>V_1</math> и <math>V_2</math> называются «долями» двудольного графа. Двудольный граф называется «полным», если любые две вершины из <math>V_1</math> и <math>V_2</math> являются смежными. Если <math>\left|V_1\right| = a</math>, <math>\left|V_2\right| = b</math>, то полный двудольный граф обозначается <math>K_{a,b}</math>.
  • Шаблон:ЯкорьДвусвязный граф — связный граф, в котором нет шарниров.
  • Шаблон:ЯкорьДерево — связный граф, не содержащий циклов.
  • Шаблон:ЯкорьДиаметр графа <math>\mathrm{diam}(G)</math> — максимум расстояния между вершинами для всех пар вершин. Расстояние между вершинами — наименьшее число рёбер пути, соединяющего две вершины.
  • Шаблон:ЯкорьДлина маршрута — количество рёбер в маршруте (с повторениями). Если маршрут <math>M=v_0,e_1,v_1,e_2,v_2,...,e_k,v_k</math>, то длина M равна k (обозначается <math>\left|M\right|=k</math>).
  • Шаблон:ЯкорьДлина пути — число дуг пути (или сумма длин его дуг, если последние заданы). Так для пути v1, v2, …, vn длина равна n-1.
  • Шаблон:ЯкорьДуга — ориентированное ребро.
  • Шаблон:ЯкорьДополнение графа — граф над тем же множеством вершин, что и исходный, но вершины соединены ребром тогда и только тогда, когда в исходном графе ребра нет.

Е

  • Шаблон:ЯкорьЕжевика неориентированного графа G — семейство связных подграфов графа G, касающихся друг друга.

З

И

  • Шаблон:ЯкорьИзолированная вершина — вершина, степень которой равна 0 (то есть нет рёбер, инцидентных ей).
  • Шаблон:ЯкорьИзоморфизм. Два графа называются изоморфными, если существует перестановка вершин, при которой они совпадают. Иначе говоря, два графа называются изоморфными, если существует взаимно-однозначное соответствие между их вершинами и рёбрами, которое сохраняет смежность и инцидентность (графы отличаются только названиями своих вершин).
  • Шаблон:ЯкорьИнвариант графа — числовая характеристика графа или их упорядоченный вектор, характеризующая структуру графа инвариантно относительно перенумерации вершин.
  • Шаблон:ЯкорьИнтервальный граф — граф, вершины которого могут быть взаимно однозначно поставлены в соответствие отрезкам на действительной оси таким образом, что две вершины инцидентны одному ребру тогда и только тогда, когда отрезки, соответствующие этим вершинам, пересекаются.
  • Шаблон:ЯкорьИнцидентность — понятие, используемое только в отношении ребра или дуги и вершины: если <math>v_1, v_2</math> — вершины, а <math>e=(v_1,v_2)</math> — соединяющее их ребро, тогда вершина <math>v_1</math> и ребро <math>e</math> инцидентны, вершина <math>v_2</math> и ребро <math>e</math> тоже инцидентны. Две вершины (или два ребра) инцидентными быть не могут. Для обозначения ближайших вершин (рёбер) используется понятие смежности.

К

Л

  • Шаблон:ЯкорьЛама́нов граф с n вершинами — такой граф G, что, во-первых, для каждого k любой подграф графа G, содержащий k вершин, имеет не более, чем 2k −3 ребра и, во-вторых, граф G имеет ровно 2n −3 ребра.

М

  • Шаблон:ЯкорьМакси-код <math>\mu_{max}</math> — трудновычислимый полный инвариант графа, получаемый путём выписывания двоичных значений матрицы смежности в строчку с последующим переводом полученного двоичного числа в десятичную форму. Макси-коду соответствует такой порядок следования строк и столбцов, при котором полученное значение является максимально возможным.
  • Шаблон:ЯкорьМаксимальное паросочетание в графе. Паросочетание называется максимальным, если любое другое паросочетание содержит меньшее число рёбер.
  • Шаблон:ЯкорьМаршрут в графе — чередующаяся последовательность вершин и рёбер <math>v_0, e_1, v_1, e_2, v_2, ... , e_k, v_k</math>, в которой любые два соседних элемента инцидентны. Если <math>v_0=v_k</math>, то маршрут замкнут, иначе открыт.
  • Шаблон:ЯкорьМатрица достижимости орграфа — матрица, содержащая информацию о существовании путей между вершинами в орграфе.
  • Шаблон:ЯкорьМатрица инцидентности графа — матрица, значения элементов которой характеризуется инцидентностью соответствующих вершин графа (по вертикали) и его рёбер (по горизонтали). Для неориентированного графа элемент принимает значение 1, если соответствующие ему вершина и ребро инцидентны. Для ориентированного графа элемент принимает значение 1, если инцидентная вершина является началом ребра, значение -1, если инцидентная вершина является концом ребра; в остальных случаях (в том числе и для петель) значению элемента присваивается 0.
  • Шаблон:ЯкорьМатрица смежности графа — матрица, значения элементов которой характеризуются смежностью вершин графа. При этом значению элемента матрицы присваивается количество рёбер, которые соединяют соответствующие вершины (то есть которые инцидентны обеим вершинам).
  • Шаблон:ЯкорьМини-код <math>\mu_{min}</math> — трудновычислимый полный инвариант графа, получаемый путём выписывания двоичных значений матрицы смежности в строчку с последующим переводом полученного двоичного числа в десятичную форму. Мини-коду соответствует такой порядок следования строк и столбцов, при котором полученное значение является минимально возможным.
  • Шаблон:ЯкорьМинимальный каркас (или каркас минимального веса, минимальное остовное дерево) графа — ациклическое (не имеющее циклов) множество рёбер в связном, взвешенном и неориентированном графе, соединяющих между собой все вершины данного графа, при этом сумма весов всех рёбер в нём минимальна.
  • Шаблон:ЯкорьМножество смежности вершины v — множество вершин, смежных с вершиной v. Обозначается <math>\Gamma^+(v)</math>.
  • Шаблон:ЯкорьМинором графа называется граф, который можно получить из исходного путём удаления и стягивания дуг.
  • Шаблон:ЯкорьМост — ребро, удаление которого увеличивает количество компонент связности в графе.
  • Шаблон:ЯкорьМультиграф — граф, в котором может быть пара вершин, которая соединена более чем одним ребром (ненаправленным), либо более чем двумя дугами противоположных направлений.

Н

  • Шаблон:ЯкорьНаправленный граф — ориентированный граф, в котором две вершины соединяются не более чем одной дугой.
  • Шаблон:ЯкорьНезависимое множество вершин (известное также как внутренне устойчивое множество) — множество вершин графа G, в котором любые две вершины несмежны (никакая пара вершин не соединена ребром).
    • Независимое множество называется максимальным, когда нет другого независимого множества, в которое оно бы входило. Дополнение наибольшего независимого множества называется минимальным вершинным покрытием графа.
    • Наибольшим независимым множеством называется независимое множество наибольшего размера.
  • Шаблон:ЯкорьНезависимые вершины — попарно несмежные вершины графа.<ref> Дистель Р. Теория графов Пер. с англ. — Новосибирск: Изд-во Ин-та математики, 2002. — С. 17.</ref>
  • Шаблон:ЯкорьНеразделимый граф — связный, непустой, не имеющий точек сочленения граф.<ref>Харари Ф. Теория графов. — М.: Мир, 1972. — С. 41.</ref>.
  • Шаблон:ЯкорьНормированный граф — ориентированный граф без циклов.

Шаблон:ЯкорьШаблон:Якорь

  • Нуль-граф (пустой граф) — граф без вершин.

О

  • Шаблон:ЯкорьОбхват — длина наименьшего цикла в графе.
  • Шаблон:ЯкорьОбъединение графов (помеченных графов <math>G_1=(X_1, U_1)</math> и <math>G_2=(X_2, U_2)</math>) — граф <math>G_1 \cup G_2</math>, множеством вершин которого является <math>X_1 \cup X_2</math>, а множеством рёбер — <math>U=U_1 \cup U_2</math>.
  • Шаблон:ЯкорьОкрестность порядка k — множество вершин на расстоянии k от заданной вершины v; иногда толкуется расширительно как множество вершин, отстоящих от v на расстоянии не больше k.
  • Шаблон:ЯкорьОкружение — множество вершин, смежных с заданной.
  • Шаблон:ЯкорьОрграф, ориентированный граф G = (V,E) есть пара множеств, где V — множество вершин (узлов), E — множество дуг (ориентированных рёбер). Дуга — упорядоченная пара вершин (v, w), где вершину v называют началом, а w — концом дуги. Можно сказать, что дуга v → w ведёт от вершины v к вершине w, при этом вершина w смежная с вершиной v.
  • Шаблон:ЯкорьОстовное дерево (остов) (неориентированного) связного графа <math>G = (V,E)</math> — всякий частичный граф <math>S=(V,T)</math>, являющийся деревом.
  • Шаблон:ЯкорьОстовный подграф — подграф, содержащий все вершины.

П

  • Шаблон:ЯкорьПаросочетание — набор попарно несмежных рёбер.
  • Шаблон:ЯкорьПетля — ребро, начало и конец которого находятся в одной и той же вершине.
  • Шаблон:ЯкорьПересечение графов (помеченных графов <math>G_1=(X_1, U_1)</math> и <math>G_2=(X_2, U_2)</math>) — граф <math>G_1 \cap G_2</math>, множеством вершин которого является <math>X_1 \cap X_2</math>, а множеством рёбер — <math>U=U_1 \cap U_2</math>.
  • Шаблон:ЯкорьПеречисление графов — подсчёт числа неизоморфных графов в заданном классе (с заданными характеристиками).
  • Шаблон:ЯкорьПериферийная вершина — вершина, эксцентриситет которой равен диаметру графа.
  • Шаблон:ЯкорьПланарный граф — граф, который может быть изображён (уложен) на плоскости без пересечения рёбер. Изоморфен плоскому графу, то есть является графом с пересечениями, но допускающий его плоскую укладку, поэтому может отличаться от плоского графа изображением на плоскости. Таким образом, может быть разница между плоским графом и планарным графом при изображении на плоскости.
  • Шаблон:ЯкорьПлоский граф — геометрический граф, в котором никакие два ребра не имеют общих точек, кроме инцидентной им обоим вершины (не пересекаются). Является уложенным графом на плоскости.
  • Шаблон:ЯкорьПодграф исходного графа — граф, содержащий некое подмножество вершин данного графа и некое подмножество инцидентных им рёбер. (ср. Суграф.) По отношению к подграфу исходный граф называется суперграфом
  • Шаблон:ЯкорьПолный граф — граф, в котором для каждой пары вершин <math>v_1, v_2</math>, существует ребро, инцидентное <math>v_1</math> и инцидентное <math>v_2</math> (каждая вершина соединена ребром с любой другой вершиной).
  • Шаблон:ЯкорьПолный инвариант графа — числовая характеристика графа или их упорядоченный вектор, значения которой необходимо и достаточно для установления изоморфизма графов.
  • Шаблон:ЯкорьПолным двудольным называется двудольный граф, в котором каждая вершина одного подмножества соединена ребром с каждой вершиной другого подмножества
  • Шаблон:ЯкорьПолустепень захода в орграфе для вершины <math>v</math> — число дуг, входящих в вершину. Обозначается <math>d^+(v)</math>, <math>\mathrm{deg}^+(v)</math>, <math>\mathrm{indeg}(v)</math> или <math>d_t(v)</math>.
  • Шаблон:ЯкорьПолустепень исхода в орграфе для вершины <math>v</math> — число дуг, исходящих из вершины. Обозначается <math>d^-(v)</math>, <math>\mathrm{deg}^-(v)</math>, <math>\mathrm{outdeg}(v)</math> или <math>d_o(v)</math>.
  • Шаблон:ЯкорьПомеченный граф — граф, вершинам или дугам которого присвоены какие-либо метки, например, натуральные числа или символы какого-нибудь алфавита.
  • Шаблон:ЯкорьПорождённый подграф — подграф, порождённый подмножеством вершин и множеством всех рёбер исходного графа, которые соединяют вершины из заданного подмножества. Содержит не обязательно все вершины графа, но эти вершины соединены такими же рёбрами, как в графе.
  • Шаблон:ЯкорьПорядок графа — количество вершин графа.<ref> Дистель Р. Теория графов Пер. с англ. — Новосибирск: Изд-во Ин-та математики, 2002. — С. 16.</ref>
  • Шаблон:ЯкорьПравильная раскраска графа — раскраска, при которой каждый цветной класс является независимым множеством. Иначе говоря, в правильной раскраске любые две смежные вершины должны иметь разные цвета.
  • Шаблон:ЯкорьПроизведение графов — для данных графов <math>G_1=(V_1,E_1)</math> и <math>G_2=(V_2,E_2)</math> произведением называется граф <math>G = (V,E)</math>, вершины которого <math>V(G) = V_1 \times V_2</math> — декартово произведение множеств вершин исходных графов.
  • Шаблон:ЯкорьПростая цепь — маршрут, в котором все вершины различны.
  • Шаблон:ЯкорьПростой граф — граф, в котором нет кратных рёбер и петель.
  • Шаблон:ЯкорьПростой путь — путь, все вершины которого попарно различны<ref name="Кузнецов">Кузнецов О. П., Адельсон-Вельский Г. М. / Дискретная математика для инженера. / М.: Энергия, 1980—344 с., ил. Стр. 120—122</ref>. Другими словами, простой путь не проходит дважды через одну вершину.
  • Шаблон:ЯкорьПсевдограф — граф, который может содержать петли и/или кратные рёбра.

Шаблон:Якорь

  • Пустой граф (нуль-граф) — граф без рёбер.
  • Шаблон:ЯкорьПуть — последовательность рёбер (в неориентированном графе) и/или дуг (в ориентированном графе), такая, что конец одной дуги (ребра) является началом другой дуги (ребра). Или последовательность вершин и дуг (рёбер), в которой каждый элемент инцидентен предыдущему и последующему<ref name="Кузнецов" />. Может рассматриваться как частный случай маршрута.
  • Шаблон:ЯкорьПуть в орграфе — последовательность вершин v1, v2, …, vn, для которой существуют дуги v1 → v2, v2 → v3, …, vn-1 → vn. Говорят, что этот путь начинается в вершине v1, проходит через вершины v2, v3, …, vn-1, и заканчивается в вершине vn.

Р

  • Шаблон:ЯкорьРадиус графа — минимальный из эксцентриситетов вершин связного графа; вершина, на которой достигается этот минимум, называется центральной вершиной.
  • Шаблон:ЯкорьРазбиение графа — представление исходного графа в виде множества подмножеств вершин по определённым правилам.
  • Шаблон:ЯкорьРазделяющая вершина — то же, что и шарнир и точка сочленения.
  • Шаблон:ЯкорьРазвёртка графа — функция, заданная на вершинах ориентированного графа.
  • Шаблон:ЯкорьРазмер графа — количество рёбер графа.
  • Шаблон:ЯкорьРазмеченный граф — граф, для которого задано множество меток S, функция разметки вершин f : A → S и функция разметки дуг g : R → S. Графически эти функции представляются надписыванием меток на вершинах и дугах. Множество меток может разделяться на два непересекающихся подмножества меток вершин и меток дуг.
  • Шаблон:ЯкорьРазрез — множество рёбер, удаление которого делает граф несвязным.
  • Шаблон:ЯкорьРамочный граф — граф, который можно нарисовать на плоскости таким способом, что любая ограниченная грань является четырёхугольником и любая вершина с тремя и менее соседями инцидентна неограниченной грани.<ref>Шаблон:Статья</ref>
  • Шаблон:ЯкорьРаскраска графа — разбиение вершин на множества (называемые цветами). Если при этом нет двух смежных вершин, принадлежащих одному и тому же множеству (то есть две смежные вершины всегда разного цвета), то такая раскраска называется правильной.
  • Расстояние между вершинами — длина кратчайшей цепи (в орграфе пути), соединяющей заданные вершины. Если такой цепи (пути) не существует, расстояние полагается равным бесконечности.
  • Шаблон:ЯкорьРёберное покрытие — множество рёбер графа такое, что каждая вершина инцидентна хотя бы одному ребру из этого множества.
  • Шаблон:ЯкорьРёберный граф неориентированного графа — это граф, представляющий соседство рёбер графа.
  • Шаблон:ЯкорьРебро — базовое понятие. Ребро соединяет две вершины графа.
  • Шаблон:ЯкорьРегулярный граф — граф, степени всех вершин которого равны. Степень регулярности является инвариантом графа и обозначается <math>r(G)</math>. Для нерегулярных графов <math>r(G)</math> не определено. Регулярные графы представляют особую сложность для многих алгоритмов.
    • Регулярный граф степени 0 (вполне несвязный граф, пустой граф, нуль-граф) — граф без рёбер.

С

  • Шаблон:ЯкорьСамодвойственный граф — граф, изоморфный своему двойственному графу.
  • Шаблон:ЯкорьСверхстройное (звездообразное) дерево — дерево, в котором имеется единственная вершина степени больше 2.
  • Шаблон:ЯкорьСвязность. Две вершины в графе связаны, если существует соединяющая их (простая) цепь.
  • Шаблон:ЯкорьСвязный граф — граф, в котором все вершины связаны.
  • Шаблон:ЯкорьСечение графа — множество рёбер, удаление которых делит граф на два изолированных подграфа, один из которых, в частности, может быть тривиальным графом.
  • Шаблон:ЯкорьСеть — в принципе, то же, что и граф, хотя сетями обычно называют графы, вершины которых определённым образом помечены.
    • Ориентированная сеть — ориентированный граф, не содержащий контуров.
  • Шаблон:ЯкорьСильная связность. Две вершины в ориентированном графе сильно связаны, если существует путь из первой во вторую и из второй в первую.
  • Шаблон:ЯкорьСмежность — понятие, используемое в отношении только двух рёбер либо только двух вершин: Два ребра, инцидентные одной вершине, называются смежными; две вершины, инцидентные одному ребру, также называются смежными. (ср. Инцидентность.)
  • Шаблон:ЯкорьСмешанный граф — граф, содержащий как ориентированные, так и неориентированные рёбра.
  • Шаблон:ЯкорьСовершенное паросочетание — паросочетание, содержащее все вершины графа.
  • Шаблон:ЯкорьСоединением двух графов <math>G_1=(V_1,E_1)</math> и <math>G_2=(V_2,E_2)</math>, не имеющих общих вершин, называется граф <math>G_1+G_2=(V_1 \cup V_2,E_1 \cup E_2 \cup V_1 \times V_2 \cup V_2 \times V_1)</math>.<ref>

Шаблон:Статья</ref> Из определения видно, что соединение графов обладает свойствами коммутативности и ассоциативности

  • Шаблон:ЯкорьСпектр графа — множество всех собственных значений матрицы смежности с учётом кратных рёбер.
  • Шаблон:ЯкорьСтепень вершины — количество рёбер графа G, инцидентных вершине x. Обозначается <math>d(x)</math>. Минимальная степень вершины графа G обозначается <math>\delta(G)</math>. а максимальная — <math>\Delta(G)</math>.
  • Шаблон:ЯкорьСтягивание ребра графа — замена концов ребра одной вершиной, соседями новой вершины становятся соседи этих концов. Граф <math>G_1</math> стягиваем к <math>G_2</math>, если второй можно получить из первого последовательностью стягиваний рёбер.
  • Шаблон:ЯкорьСуграф (частичный граф) исходного графа — граф, содержащий все вершины исходного графа и подмножество его рёбер. (ср. Подграф.)
  • Шаблон:ЯкорьСуперграф — любой граф, содержащий исходный граф (то есть для которого исходный граф является подграфом)

Т

  • Шаблон:ЯкорьТета-граф — граф, состоящий из объединения трёх путей, не имеющих внутри общих вершин, у которых конечные вершины одни и те же<ref>

Шаблон:Книга</ref>

  • Тета-граф множества точек евклидовой плоскости строится как система конусов, окружающих каждую вершину с добавлением ребра для каждого конуса к точке множества, проекция которой на центральную ось конуса минимальна.

У

  • Шаблон:ЯкорьУзел — то же, что и Вершина.
  • Шаблон:ЯкорьУкладка, или вложение графа: граф укладывается на некоторой поверхности, если его можно нарисовать на этой поверхности так, чтобы рёбра графа при этом не пересекались. (См. Планарный граф, Плоский граф.)
  • Шаблон:ЯкорьУкрытие — определённый тип функции на множествах вершин неориентированного графа. Если укрытие существует, его может использовать беглец чтобы выиграть игру преследования-уклонения на графе путём использования этой функции на каждом шаге игры для определения безопасных множеств вершин, куда можно перейти.
  • Шаблон:ЯкорьУпорядоченный граф — граф, в котором рёбра, выходящие из каждой вершины, однозначно пронумерованы, начиная с 1. Рёбра считаются упорядоченными в порядке возрастания номеров. При графическом представлении часто рёбра считаются упорядоченными в порядке некоторого стандартного обхода (например, против часовой стрелки).

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Э

  • [[Эйлеров граф|Шаблон:ЯкорьЭйлеров граф]] — граф, в котором существует цикл, содержащий все рёбра графа по одному разу (вершины могут повторяться).
  • Шаблон:ЯкорьЭйлерова цепь (или эйлеров цикл) — цепь (цикл), которая содержит все рёбра графа (вершины могут повторяться).
  • Шаблон:ЯкорьЭксцентриситет вершины — максимальное из всех минимальных расстояний от других вершин до данной вершины.
  • Шаблон:ЯкорьЭлементарный путь — путь, вершины которого, за исключением, быть может, первой и последней, различны. Другими словами, простой путь не проходит дважды через одну вершину, но может начаться и закончиться в одной и той же вершине, в таком случае он называется циклом (элементарным циклом).
  • Шаблон:ЯкорьЭлементарным стягиванием называется такая процедура: берём ребро (вместе с инцидентными ему вершинами, например, u и v) и «стягиваем» его, то есть удаляем ребро и отождествляем вершины u и v. Полученная при этом вершина инцидентна тем рёбрам (отличным от удалённого и друг друга), которым первоначально были инцидентны u или v.
  • Шаблон:ЯкорьЭнергия графа — сумма абсолютных величин собственных значений матрицы смежности графа.

Ссылки

Шаблон:Примечания

Литература

  • Дистель Р. Теория графов Пер. с англ. − Новосибирск: Изд-во Ин-та математики, 2002. − 336 c.
  • Шаблон:Книга