Это конечный связный граф с выделенной вершиной icon

Это конечный связный граф с выделенной вершиной


1 чел. помогло.
Смотрите также:
Графы. Основные определения с примерами. Граф...
«Его величество Граф»...
«Действиям»
8 Двусвязность Рассмотрим приложение метода поиска в глубину к выделению в неориентированном...
7 Остовное дерево наименьшей стоимости Пусть связный неориентированный граф...
Граф Онаказуемости «отрицания геноцида»...
Основные результаты научных исследований математические науки...
Что мне наконец-то позволено написать отчет о том деле...
Бунич А. П. Инновационный менеджмент в международном бизнесе...
Тематическое планирование по литературному чтению 2 класс...
Курс «Управление качеством» Лекция №9 Семь основных инструментов контроля качества...
«Вентана-Граф»...



Загрузка...
скачать

www.ped-kopilka.ru


ДЕРЕВЬЯ

Неориентированное дерево (или просто дерево) – это конечный связный граф с выделенной вершиной (корнем) без циклов. Дерево не имеет петель и кратных рёбер.

Дерево и названо дерево, поскольку, будучи нарисованным, выглядит как дерево, только перевёрнутое «вверх ногами». Граф, изображённый на рисунке 1 является примером дерева.





Рис. 1

Граф на рисунке 2 не является деревом, поскольку содержит цикл.


Рис. 2

Понятие дерева широко используется во многих областях математики и информатике. Например, они используются как инструмент при вычислениях, как удобный способ хранения данных, способ сортировки или поиска данных.

^ Для каждой пары вершин дерева узлов – существует единственный маршрут, поэтому вершины удобно классифицировать по степени удалённости от корневой вершины. Расстояние до корневой вершины называется ярусом s вершины,

Поскольку маршрут между двумя вершинами единственный, то, применяя это свойство к смежным вершинам, можно заключить, что любая ветвь является мостом. Действительно, при удалении ребра этот единственный маршрут прерывается. Тогда граф распадается на два подграфа. В одном из них остаётся корневая вершина, и этот граф тоже будет являться деревом. В другом выделим вершину, инцидентную удалённому мосту. Тогда второй подграф также будет являться деревом.

^ Наиболее характерные свойства деревьев, которые одновременно служат эквивалентными определениями дерева, сформулируем в следующей теореме.

Теорема. Граф является деревом тогда и только тогда, когда выполняется хотя бы одно из условий:

граф связан и не содержит циклов;

граф не содержит циклов и имеет ребро;

граф связен и имеет ребро;

граф не содержит циклов, но добавление ребра между несмежными вершинами приводит к появлению одного и только одного элементарного цикла;

граф связный, но утрачивает это свойство после удаления любого ребра;

в графе всякая пара вершин соединена цепью, и только одной.

Итак, дерево с вершинами имеет ребро, поэтому оно будет минимальным связным графом. Висячие вершины, за исключением корней, называются листьями. На рисунке 1 листьями являются, например, вершины и При дерево состоит из корня и листа и имеет вид отрезка.


Лес – это граф, компоненты которого являются деревьями.

Граф на рисунке 3 – это лес.


Рис. 3

Дерево может быть представлено расслоенным на ярусы (уровни), при этом ветвям, попавшим в один ярус, соответствует одинаковая длина пути исходного графа. Число путей в каждом дереве соответствует числу висячих вершин (листьев). Например, в графе на рисунке 1 двадцать листьев и двадцать путей от

^ При описании деревьев принято использовать термины: отец, сын, предок, потомок.

Каждая вершина дерева называется узлом, причём каждый узел является корнем дерева, имеющего n поддеревьев (). Тогда узел без поддеревьев называется листом и является висячей вершиной. ^ Рис. 4


Узел k-го яруса называется отцом узла (k+1)-го яруса, если они смежны. Узел (k+1) –го яруса называется сыном узла k-го яруса (рис. 4).

Упорядоченным деревом называется дерево, в котором поддеревья каждого узла образуют упорядоченное подмножество. Для упорядоченных деревьев принята терминология: старший и младший сын для обозначения соответственно первого и последнего сыновей некоторого узла.

В информатике принято использовать подмножество множества деревьев, когда каждый узел либо является листом, либо образует два поддерева: левое и правое. Такой вид деревьев называется бинарными деревьями и используется при делении множества на два взаимоисключающих подмножества по какому-то признаку. Для отца А – сыновья В и С, причём В – левый, а С - правый потомки. Строго бинарным деревом называется такой граф (рис. 5), у которого каждый узел, не являющийся листом, содержит два и только два поддерева – левое и правое.

^ Бинарное дерево уровня n называется полным, если каждый его узел уровня n является листом, а каждый узел уровня меньше, чем n, имеет непустое левое и правое поддеревья. Примером полного бинарного дерева служит таблица розыгрыша соревнования по олимпийской системе («плей-офф»). На рисунке 6 приведена таблица розыгрыша Кубка мира по футболу (корень Бразилия).




Бинарные деревья применяются в информатике для поиска одного из двух возможных вариантов ответа. Например, при поиске данных, когда необходимо сравнить каждый элемент списка с образцом, и если значения совпадают, то процесс завешён, а если не совпадают, то поиск данных продолжается. Впервые понятие двоичного дерева ввёл в III в. Римский философ Порфирий.


Цикломатическое число графа.

Пусть задан неориентированный граф G.

Цикломатическим числом графа называется число где число его рёбер; число связных компонент графа; число вершин. Цикломатическое число дерева равно нулю. Цикломатическое число леса равно сумме цикломатических чисел составных связных компонент – деревьев и, следовательно, тоже равно нулю. Для остальных графов цикломатические числа – положительные.

^ Например, для полного графа К5 (имеющего пять вершин и 10 рёбер) цикломатическое число равно


Сети. Сетевые модели представления информации


Граф называется взвешенным или сетью, если каждому его ребру поставлено в соответствие некоторое число (вес). Взвешенными графами могут быть схемы в электронике, электрические схемы, карты автомобильных и железных дорог и др. Например, на картах автодорог вершины являются населенными пунктами, ребра — дорогами, а весом — числа, равные расстоянию между населенными пунктами.

В строительстве сетевые графы применяются для наглядного изображения некоторого комплекса работ или производственных процессов. Ребрам графа могут соответствовать числа, означающие длину, уклон, запланированное время и другие характеристики.

^ Например, последовательность работ для монтажа каркаса здания изображена в виде графа (рис. 1).

Числами обозначены технологические операции:

1 — рытье котлована;

2 — монтаж фундамента;

3 — завоз металлоконструкций;

4 — монтаж подъемного крана;

5 — монтаж каркаса здания.




Рис. 1


^ На рис. 2. изображен сетевой граф некоторого комплекса работ в виде взвешенного графа с указанием времени, затраченного на выполнение этой работы (в минутах).





Рис. 2

В основе процесса планирования лежит некоторый сценарий, представляющий собой сеть, состоящую из вершин — пошагового описания действий и дуг — отношений между ними. Такой граф дает возможность, сравнивая альтернативы, планировать действия для достижения поставленной цели.

Сети широко используются в качестве моделей для представления знаний в интеллектуальных системах. Сетевая модель представления информации основана на том, что любые знания можно рассматривать как множества объектов (понятий) и связи между ними (отношения).

Понятия-объекты и другие элементы предметной области могут быть графически изображены в виде вершин, а отношения между ними — в виде дуг, связывающих эти вершины. Такое графическое представление информации (знаний) в интеллектуальных системах носит название семантических сетей. Они являются универсальным средством для представления знаний в интеллектуальных системах. Понятия, входящие в сети, можно описать с помощью фрейма. Фреймом называется минимально возможное описание сущности некоторого явления, объекта, события или процесса. Состоит фрейм из набора стандартных единиц — слотов, содержащих определенный минимум информации о его содержании и назначении. Семантическая сеть в виде некоторой совокупности фреймов нуждается в указании отношения между ее вершинами, что тоже возможно осуществить в виде слота. Семантические сети широко применяются в информатике, например, для операций поиска по образцу, где в виде сетей представляется база данных. Результат такого поиска можно изобразить графом. Используются сети и для графической иллюстрации системы отношений базы данных.

^ Широко применяются сети для графического изображения различных логических схем в теории автоматов, например схемы с памятью, у которых каждый узел F(i) — функция алгебры логики.


Применение графов и сетей

Сети получили широкое практическое применение потому, что они являются естественным и удобным способом изображения и дальнейшего анализа различных сложных систем.

С помощью графов-деревьев решают задачи планирования (дерево целей, дерево переборов вариантов). Графы используют также для иллюстрации классификаций в различных областях знаний при построении иерархических структур сложных систем.

Рассмотрим пример. Для классификации некоторого объекта . предприятие. (варианты его названия — ) выберем в качестве корня дерева сам объект (рис. 3). Компоненты, составляющие этот объект, разместим на первом уровне (ярусе) графа: это будут Второй уровень (ярус) графа содержит компоненты первого уровня (его подмножества: ). Аналогично на третьем уровне разместим подмножества компонентов второго уровня - От нижнего уровня к высшему ведёт лишь одна дуга, поэтому граф является деревом.




Так как иерархические структуры представляют собой подчиненные отношения (подмножества), то графически их можно изобразить либо в виде графа-дерева, либо с помощью кругов Эйлера (рис. 4).

Структуру такого типа имеют, например, предприятия (его составные части: цехи, бригады, участки и т.д.), учебные заведения (колледж состоит из факультетов, которые, в свою очередь, состоят из курсов, курсы — из групп). Такой же зависимости подчинены армейские соединения (дивизия, полк, батальон, рота, взвод, отделение, отдельные солдаты). Аналогично устроена любая административно-территориальная структура: республика, области, районы, населенные пункты. По путям этих деревьев движутся информационные потоки: сверху вниз — распоряжения, руководящие указания, снизу вверх — отчеты о работе, оперативная информация. Так как путь от листа к корню единственный, то его можно использовать для опознания компонентов системы. Например, почтовый адрес представляет собой «путь в дереве», аналогичный административно-территориальному. В разделе «Кому» указывается страна, республика, область, район, населенный пункт, улица, дом, квартира. Аналогично классифицируют объекты в любой науке. Получаемая классификация служит примером иерархической структуры. Например, в биологии: класс, отряд, семейство, род, вид. Соответствующий граф содержит элементы разных уровней, корень — класс, а листья — отдельные виды животных.

Иногда связи между объектами образуют не дерево, но все же их можно представить в виде графа. Это бывает в тех случаях, когда, например, происходит подчинение не одному, а нескольким независимым службам (соподчинение между собой).

В информатике иерархические структуры применяют при описании базы данных, вычислительных сетей, сетей связи, организационных систем. С помощью графа можно графически изображать родословные (генеалогическое дерево или древо).

Бинарный поиск. Бинарные деревья применяются в информатике для одной из самых распространенных в прикладных науках операций — поиску. К нему прибегают, когда необходимо найти в некотором упорядоченном массиве (множестве) определенную информацию. Например, в телефонном справочнике — номер какого-нибудь абонента, в словаре — определенное слово, в файле — сведения о зарплате сотрудников некоторого предприятия, сведения о зарплате отдельного работника и т.д.

Последовательный, или линейный, поиск является наиболее общим и простым методом выявления интересующей информации: каждый элемент множества проверяется на соответствие заданным условиям. Если множество неупорядочено, то такой процесс будет носить случайный характер. Если множество было предварительно упорядочено (распределение по алфавиту фамилий в телефонном справочнике, слов в словаре, распределение служащих предприятия по табельным номерам в информации о зарплате), то удобнее использовать другой, более эффективный метод — бинарный поиск.

Бинарный поиск основан на методе половинного деления. Поиск начинается с середины множества. Если первый же элемент удовлетворяет условию, то процесс поиска завершен, если не удовлетворяет, то процесс продолжается в любой из половин. Если искомый элемент так и не найден, то анализируется вторая половина до тех пор, пока не обнаружится соответствие найденного элемента заданным условиям. Бинарные деревья необходимы, когда делается выбор одной альтернативы из двух.

Пусть надо найти дубликаты всех чисел в некотором списке. Можно применить сравнение каждого числа с предшествующим на предмет «был — не был». Но тогда необходимо большое число сравнений. Использование бинарных деревьев (БД) укорачивает процедуру сравнения. Считывается новое число и помещается в узел — будущий корень нового БД. Каждое последующее число из списка сравнивается с числом в корне БД. Если эти значения совпадают, то дубликат найден, если число меньше корня, то процесс продолжается в правом поддереве, если больше — в левом поддереве.

^ На процедуре бинарного поиска с использованием графа-Дерева основана работа ЭВМ с базой данных. Информация о базе может быть представлена несколькими способами, в том числе матричным. Так называемые реляционные базы хранят различную информацию в форме таблиц, причем порядок строк и столбцов задается при вводе данных. В базах возможна длительная работа с информацией, ее реорганизация и обновление. С помощью автоматического поиска данных происходит их отбор на основании запроса по определенным характерным признакам.

Запросы в виде сложносоставных высказываний образуются из простейших с помощью логических связок и ряда логических операций. Все методы работы с информацией — поиск, обработка и накопление — основаны на широком применении законов математической логики, знание которой необходимо для понимания принципов работы вычислительных машин, различных электронных устройств.









Скачать 109.36 Kb.
оставить комментарий
Дата28.08.2012
Размер109.36 Kb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

плохо
  2
отлично
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх