Графтар теориясының элементтері

Граф ұғымы.Көптеген қолданбалы есептерде айналамызды қоршаған ортаның әртүрлі объектілер арасындағы байланыстар жүйесі зерттеледі. Объектілер төбелер деп аталып, нүктелер арқылы белгіленеді, ал төбелер арасындағы байланыстар доғалар деп аталып, сәйкес нүктелерді қосатын бағытталған түзулермен белгіленеді. Қала көшелерін граф арқылы кескіндеуге болады: көше қиылысуларын графтардың төбесі деп, ал көшелерді доғалар деп алуға болады;

Блок-схемаларды да граф түрінде кескіндеуге болады: блоктар — граф төбелері, ал операцияның орындалу кезегін көрсететін стрелкалар доғалар.

Анықтама: G=(M,R) алгебралық жүйе граф деп аталады. Мұндағы М—жиынтығы бос емес жиын, оның элементтері графтың төбелері деп аталады, ал бинарлы R қатынасының R M² элементтері доғалар деп аталады. Сонымен граф төбелері дегеніміз –айналамызды қоршаған ортаның кез келген объектісі. Олардың саны шектеулі болғандықтан,біз оларды натурал сандармен белгілейміз. Ал граф қабырғалары оның кейбір төбелерін қосады. Граф қабырғаларын әдетте латын әріптерімен белгілейді. G= ‹M,R› графының геометриялық кескіні жазықтықта графтың әр төбесін нүкте арқылы белгілеп , егер (a,b) R болса а төбесінен b төбесіне доға жүргізу арқылы алынады. Мысалы: төбелері М={1,2,3,4}, ал доғалары R={(1,1),(1,2),(2,3),(3,4),(4,3),(4,1)} болатын G графының геометриялық кескіні төмендегідей:

Графтың төбелерінің қандай сызықтарымен қосылатындығы (түзу әлде қисық), сызықтардың ұзындығы туралы ақпараттар маңызды емес.Төбелердің арасында байланыс бар екендігі және ол байланыс туралы ақпарат R доғалар жиынында екендігі болса болды.Төбелерді қосатын сызықтардың бағыты көрсетілген болуы мүмкін (мысалдағы сияқты). Мұндай граф бағытталған граф деп аталады (оргграф). Оған математикалық түрде мынандай анықтама беруге болады.

Анықтама: Егер R қатынасы симметриялы болмаса, яғни (a,b) R,(b,а) R онда G=<M,R> графы бағытталған (оргграф) деп аталады, ал R қатынасы симметриялы болса (a,b) R, (b,а) R онда G бағытталмаған (неоргграф) немесе н-граф деп аталады Айталық: a,b-граф төбелері, e=(a,b) оларды қосатын доға болсын. Мұндай жағдайда а, b төбелері мен е доғасы инцидентті деп аталады. b мен e доғасы даинцидентті. Әр доға e E өзі қосатын екі төбеге инцидентті болады. Бір доғамен қосылатын 2 төбе сыбайлас ( бүйірлес) деп аталады.

Анықтама: Төбелердің бір жұбына инцидентті доғалар еселі немесе параллель доғалар деп аталады

Анықтама: Еселі доғалары бар граф мультиграф деп аталады.

Анықтама: Шығатын және кіретін төбесі біреу болатын доға ілгек деп аталады.

Анықтама: Егер (a,b), (b,а) доғалары бір уақытта R қатынасына жатса, онда бұл доғалар туралы ақпаратты [a,b] = {(a,b), (b,a)} жиыны арқылы көрсетуге болады. [a,b] жиыны қабырға деп аталады.

Мысалы,мына суреттегі графтың 4 төбесі, 5 қабырғасы бар.

Төбелері: v₁, v₂, v₃, v₄; Қабырғалары:e₁,e₂, e₃, e₄ e₅; Бұл графтағы v₁ мен v₂; v₂ мен v₃; v₃ пен v₄; v₄ пен v₅ іргелес төбелер, v₁, v₃-сыбайлас емес.

Сол сияқты: e₁,e₂; e₂,e₃; e₃,e₄; e₄,e₁; e₁,e₅; e₂,e₅; e₃,e₅; e₄,e₅;-қабырғалары сыбайлас.e₁,e₃; e₂,e₄;- сыбайлас емес қабырғалар.

Егер G={M,R} орграфындағы әр (a,b) R доғасына, (b,a) жұбын қосса нәтижесінде берілген G графына сәйкес Н-граф шығады, оны F(G) деп белгілейді.

Анықтама: Егер граф элементтерінің (төбелері мен қабырғалары) жиыны ақырлы болса, графта ақырлы деп, ал қабырғалар жиыны бос болса, бос граф деп аталады.

Ілгексіз, әрі еселі қабырғалары жоқ және әрбір төбелер жұбы қабырғамен қосылған граф толық граф деп аталады.

Анықтама: Берілген G графындағыдай төбелері және G графына қосқанда оны толық графқа айналдыра тындай ғана қабырғалары бар графы G-ң толықтауыш графы деп аталады.

Анықтама: Бағытталмаған графтың әр қабырғасын қарама қарсы бағытталған доғалармен алмастырғаннан алынған граф берілген графқа сәйкес канонды граф деп аталады.

Анықтама: Еселі доғаларсыз бағытталған графты көбіне диграф деп атайды. G=<V,E> - V-бос емес (төбелерінің) жиын; E VxV;

Анықтама G н-графының төбесіне инцидентті қабырғалар саны ( ) V төбесінің локальді дәрежесі деп аталады. Н-графта барлық төбелердің локальды дәрежелерінің қосындысы графтың 2 еселенген қабырғалар санына тең, яғни жұп сан. Ілгек төбе дәрежесіне 2-ге тең үлес қосады:

Анықтама Егер локальды дәреже жұп болса,төбе жұп деп,ал тақ болса төбе тақ төбе деп аталады. 0 дәрежелі төбе оқшауланған төбе деп аталады.

V= {1,2,3,4}.

; Мұндағы, =7–графтың қабырға ларының саны. Бағытталған графтың төбелері үшін 2 локаль ды дәреже анықталады. - төбесінен шығатын қабырғалар саны. - төбесіне кіретін қабырғалар саны. Бағытталған графта барлық төбелердің локальды дәрежелері , осы графтың қабырғалар санына тең, демек олар өзара тең

; Мысалы:

1-ші,2-ші типті дәрежелер қосындысы бірдей қабырғалар санына тең..Егер G¹ төбелері мен қабырғалары G₂ графының төбелері мен қабырғалары бірдей болса,яғни: V₁=V₂, E₁=E₂ болса, онда G₁=G₂.