- •Лекция 2
- •Лекция 3
- •Лекция 4
- •Лекция 5
- •Лекция 13
- •Лекция 14
- •Лекция 16
- •Основные понятия
- •Понятие множества. Способы задания множеств.
- •Понятие множества. Способы задания множеств.
- •Отношения между множествами.
- •3, Операции над множествами.
- •Алгебра множеств.
- •Теорема о количестве подмножеств конечного множества.
- •Формула включений и исключений.
- •Лекция 2
- •1.Понятие вектора. Прямое произведение множеств.
- •2.Теорема о количестве элементов прямого произведения.
- •Понятие вектора. Прямое произведение множеств.
- •Теорема о количестве элементов прямого произведения.
- •Лекция 3
- •2. Понятие высказывания.
- •3. Логические операции над высказываниями
- •4.Формулы алгебры логики.
- •Лекция 4
- •2. Важнейшие равносильности алгебры логики.
- •3.Равносильные преобразования формул.
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Лекция 5
- •Дизъюнктивная нормальная форма.
- •Конъюнктивная нормальная форма.
- •Проблема разрешимости.
- •Лекция 6
- •Функции алгебры логики.
- •3. Представление произвольной функции алгебры логики в виде формулы алгебры логики.
- •4.Приложения алгебры логики в технике (релейно-контактные схемы).
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 7
- •Совершенная дизъюнктивная нормальная форма.
- •Совершенная конъюнктивная нормальная форма.
- •Совершенная дизъюнктивная нормальная форма.
- •2.Совершенная конъюнктивная нормальная форма.
- •Лекция 8
- •2.Понятие минимальной днф. Метод минимизирующих карт.
- •3.Метод Квайна.
- •4.Метод Карно.
- •5.Постановка задачи минимизации в геометрической форме.
- •6.Сокращенная днф.
- •7.Тупиковая днф. Днф Квайна.
- •Лекция 9
- •Некоторые логические операции. Двоичное сложение.
- •Полином Жегалкина.
- •Некоторые логические операции. Двоичное сложение.
- •Полином Жегалкина.
- •Лекция 10
- •Полная система . Достаточное условие полноты.
- •Критерий полноты системы булевых функций.
- •Независимые системы. Базис замкнутого класса.
- •Полная система. Достаточное условие полноты.
- •Критерий полноты системы булевых функций.
- •3. Независимые системы. Базис замкнутого класса.
- •Лекция 11
- •Понятие предиката.
- •Логические операции над предикатами.
- •1. Понятие предиката
- •2. Логические операции над предикатами
- •Лекция 12
- •2. Формулы логики предикатов.
- •Значение формулы логики предикатов.
- •4. Равносильные формулы логики предикатов.
- •Лекция 13
- •Построение противоположных утверждений.
- •3. Прямая, обратная и противоположная теоремы.
- •4. Необходимые и достаточные условия.
- •5. Доказательство методом от противного.
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Лекция 14
- •2. Использование метода математической индукции для нахождения сумм конечного числа слагаемых
- •3. Использование метода математической индукции для доказательства неравенств и делимости выражений, зависящих от n на некоторое число
- •4. Обобщение метода математической индукции
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 15
- •Операции над бинарными отношениями.
- •3. Свойства бинарных отношений.
- •4. Специальные бинарные отношения.
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 16
- •Функция
- •1. 4. Отображение
- •Обратная функция
- •2. Свойства отображений и функций
- •3.Операции над функциями. Свойства операций
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 17
- •Основные понятия .
- •2. Смежность, инцидентность, степени вершин.
- •3. Способы задания графов
- •Маршруты в неориентированном графе
- •Операции над графами.
- •Связность. Компоненты связности
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 18
- •2. Метрические характеристики неориентированного графа
- •Минимальные маршруты в нагруженных графах
- •Задачи на деревьях
- •Цикловой ранг графа. Цикломатическое число
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 19
- •Эйлеровы цепи и циклы
- •Гамильтоновы циклы и цепи
- •Эйлеровы цепи и циклы
- •Гамильтоновы циклы и цепи.
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 20
- •Двудольный граф. Условие существования двудольного графа
- •Паросочетания . Реберные покрытия
- •Двудольный граф. Условие существования двудольного графа
- •Паросочетания. Реберные покрытия
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 21
- •Основные определения
- •Алгоритм плоской укладки графа
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 22
- •Способы задания ориентированного графа
- •Путь в ориентированном графе
- •4. Связность. Компоненты связности в орграфе
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 23
- •2. Минимальные пути в нагруженных орграфах
- •3. Порядковая функция орграфа без контуров
- •Контрольные вопросы
2. Метрические характеристики неориентированного графа
Пусть G(V,X) – псевдограф и пусть вершины v и w (vw) данного графа можно соединить маршрутом. Тогда обязательно существует и минимальный маршрут, соединяющий эти вершины. Обозначим длину этого маршрута d(v, w). Положим также d(v, v) =0 для любой вершины vV; d(v, w) = , если не существует маршрута, соединяющего v и w.
Определенная таким образом величина d(v,w) для любых вершин v и w графа G(V, X) называется расстоянием между v и w.
Число расстояний в графе с n вершинами равно числу сочетаний Cn2 .
Пусть граф G(V,X) связный. Определим для него следующие понятия:
Диаметр графа: d(G) = maxd(v, w).
v, wV
Эксцентриситет (максимальное удаление) вершины: r(v) = maxd(v, w);
vV
Радиус графа : r(G) = min r(v);
vV
Центр графа: любая вершина vV,такая, что r(v) = r(G).
Диаметр графа, эксцентриситеты вершин , радиус графа и центры графа называются метрическими характеристиками графа.
Пример. Найти метрические характеристики графа, заданного диаграммой:
Найдем все расстояния, учитывая, что d(v, w) = d(w, v).
Число расстояний в данном графе С52 = 5!/3!2! = 10: d(v1, v2) =1, d(v1, v3) = 2, d(v1, v4) = 2, d(v1, v5) = 3, d(v2, v3) = 1, d(v2, v4) = 1, d(v2, v5) = 2, d(v3, v4) = 1, d(v3, v5) = 2, d(v4, v5) = 1.
Диаметр графа d(G) =3.
Эксцентриситеты вершин: r(v1) = 3, r(v2) = 2, r(v3) = 2, r(v4) = 2, r(v5) = 3.
Радиус графа r(G) = 2.
Центры графа v2, v3, v4 .
Минимальные маршруты в нагруженных графах
Граф G(V, X) называется нагруженным, если на множестве ребер графа задана функция, называемая весовой, которая ставит в соответствие каждому ребру х Х графа некоторое число l(x). Значение l(x) называется длиной дуги.
Величине l(x) можно придать разный смысл: затраты на транспортировку, время проезда, расстояние между пунктами, расход бензина и т.д.
Сумма длин ребер, входящих в маршрут, называется длиной маршрута.
Заметим, что если для всех х Х l(x) = 1, то граф можно рассматривать как ненагруженный.
Маршрут в графе G(V, X) из вершины v в вершину w (vw), называется минимальным, если он имеет минимальную длину среди всех маршрутов в графе G(V, X) из вершины v в вершину w.
Ограничимся графами, для которых l(x)>0.
При поиске минимального маршрута в нагруженном графе с l(x)>0
воспользуемся таким же утверждением, что и для ненагруженного графа, а именно:
любой минимальный маршрут является простой цепью.
Рассмотрим теперь задачу поиска минимального маршрута в нагруженном графе.
Пусть граф G(V,X) нагруженный, число вершин n 2, необходимо построить минимальный маршрут из v1 в vn.
Приведем алгоритм.
Шаг 1. Каждой вершине присвоить индекс (vi): (v1) = 0, (vi) = , i 1. окрасить вершину v1 и положить v = v1.
Шаг 2. Для каждой неокрашенной вершины vj изменить индекс по правилу:
(vj) = min {(vj), (v) + l(v, vj)}.
Окрасить ту из вершин, для которой (vj) окажется наименьшим.. окрасить также ребро, ведущее в выбранную на данном шаге вершину vj . Положить v = vj.
Шаг 3. Если v = vj , закончить процедуру, так как кратчайший маршрут из v1 в vn . если v vn , то перейти к шагу 2.
Замечание. Шаг 2 невозможен, если все (vj)= . В этом случае вершина vn недостижима.
Применим изложенный алгоритм к заданному диаграммой графу. Найдем в нем кратчайший маршрут из v1 в v6.
Шаг 1. Окрасим вершину v1 . Присвоим вершинам индексы: (v1) =0, (v2) = (v3)=…= (vn)=. Полагаем v1 = v.
Шаг 2.
(v2) = min {, 0+4} = 4,
(v3) = min {, 0+7} = 7,
(v4) = min {, 0+3} = 3,
(v5) = min {, 0+} = ,
(v6) = min {, 0+} = .
Окрашиваем вершину v4 и ребро {v1, v4}.
Шаг 3. Так как вершина v6 не окрашена, выполняем шаг 2, полагая v = v4.
Шаг 2.
(v2) = min {4, 3+} = 4,
(v3) = min {7, 3+} = 7,
(v5) = min {, 3+3} = 6,
(v6) = min {, 3+} = .
Окрашиваем вершину v2 и ребро {v1, v2}.
Шаг 3. Так как вершина v6 не окрашена, выполняем шаг 2, полагая v = v2.
Шаг 2.
(v3) = min {7, 4+3} = 7,
(v5) = min {6, 4+2} = 6,
(v6) = min {, 4+} = .
Окрашиваем вершину v5 и ребро {v4, v5}.
Шаг 3. Так как вершина v6 не окрашена, выполняем шаг 2, полагая v = v5.
Шаг 2.
(v3) = min {7, 6+} = 7,
(v6) = min {, 6+2} = 8.
Окрашиваем вершину v3 и ребро {v1, v3}.
Шаг 3. Так как вершина v6 не окрашена, выполняем шаг 2, полагая v = v3.
Шаг 2.
(v6) = min {8, 7+2} = 8.
Окрашиваем вершину v6 и ребро {v5, v6}.
Так как вершина v6 окрашена, то работу прекращаем. Получили минимальный маршрут v1 v4 v5 v6 , длина которого равна 8 .
Заметим, что это в данном случае не единственный для вершин v1 и v6 минимальный маршрут, т.к. в алгоритме имелась возможность окрасить вместо ребра {v4, v5} ребро {v2, v5}, тогда бы получили другой маршрут той же длины.