- Grafer - **Def**: en graf $G$ är ett ordnat par av mängder: $G = (V,E)$ där $V\neq\emptyset, E=\{\{u,v\}:u,v\in V\}$ - Ex: $V=\{1,2,3,4,5\}, E=\{\{1,2\},\{1,3\},\{1,4\},\{4,5\}\}$ - $V$: Mängd av noder/hörn. $E$: mängd av kanter - Notation: $u,v,...\in V$, $e,\{u,v\}...\in E$ - Grannar: Två noder u och v i $V$ är grannar om $\{u,v\}\in{E}$ - Riktad/oriktad graf: Kanterna är riktade/oriktade - Multigraf: Om två hörn hat flera kanter ($E$ är multiset) - Ögla: $Ev\in{V}:\{v,v\}\in{E}$ - Enkel graf: Ögelfri och med högst en kant mellan varje par - Viktad graf: Kanter har längd - Gradtal - **Def**: Gradtal $dv$ av ett hörn $v$ är antal grannar till $v$ - Theorem: *Låt $G=(V,E)$ vara en graf. Då är$$\sum_{v\in{V}}dv=2\mid{E}\mid$$* - Ex. Enekel ögelfri graf $G$ vars alla noder har samma antal gradtal har $15$ kanter. Hur många noder kan $G$ ha? $$\begin{align*}\text{låt}\mid{A}\mid=n\\\text{enligth satsen}\\\sum_{v\in{V}}dv=2\mid{E}\mid = 2*15=30\\\Leftrightarrow{nd}=30\end{align*}$$ - Theorem: *I varje (ändlig) graf måste antalet hörn med udda gradtal vara jämnt* - Kompletta grafer - **Def**: Enkomplett graf är en graf där varje par av hörn har en kant. - Notation: $Kn$ är den kompletta grafen på n hörn. - Varje hörn har gradtal $n-1$. - Antal kanter: $$\left|{E_{K_n}}\right|\:=\binom{n}{2}=\frac{n(n-1)}{2}$$ - Ex: Beräkna $\left|E_{K_15}\right|$ = $$\left|{E_{K_15}}\right|\:=\frac{15\times14}{2}=105$$ - Isomorfa grafer - **Def**: En isomorfism mellan grafer $G_1 = (V_1,E_1)$ och $G_2=(V_2,E_2)$ är en function $f: V_1\longrightarrow{V_2}$ så att $$(u,v)\in{E_1}\Leftrightarrow(f(u),f(v))\in{E_2}$$ - Grafer $G_1$ och $G_2$ är isomorfa om det fins en isomorfism $f$ mellan $G_1$ och $G_2$ - $f$ är en isomorfism $G_1\cong{G_2}$ - Ex | Kanter $G_1$ | Kanter $G_2$ | | ------------ | ----------------------- | | $\{1,2\}$ | $\{f(1),f(2)\}=\{b,f\}$ | | $\{2,3\}$ | $\{f(2),f(3)\}=\{f,c\}$ | | $\{2,4\}$ | $\{f(2),f(4)\}=\{f,a\}$ | | $\{4,5\}$ | $\{f(4),f(5)\}=\{a,e\}$ | | $\{5,6\}$ | $\{f(5),f(6)\}=\{e,d\}$ | - Väger i grafer - **Väg**: En följd av hörn längst kanterna. Längd är antal kanter i vägen - Notation: $v_0\to{v_2}\to\dots{v_{n-1}}\to{v_n}$. (längd n) - **Sluten väg**: $v_0=v_n$. **Öppen väg**: $v_0\neq{v_n}$ - **Enkel väg**/**stig**: Alla hörn är olika, $v_i\neq{v_j}, 1\leq{i},j\leq{n}$ - Avstånd $d(v_i,v_j)$ är längd av korstaste stigen från $v_i$ till $v_j$. - **Cykel** (längd n): Sluten väg $v_0\to{v_1}\to\dots{v_{n-1}}\to{v_0}$ - Eulerväg - **Def**: En **Eulerväg** i en graf är en väg som passerar varje kant i grafen exakt en gång - **Def**: En **Eulercykle** (Eulerkrets/Eulertour/Eulrtslinga) är en sluten Eulerväg - **Def**: En graf som innerhåller en **Eulercykle** kallas för en **Eulergraf** - Theorem (Euler, 1736): *En sammanhängade graf $G$ med minst en kant har en eulerkrets om och endast om alla dessa hörn har jämnt gradtal. $G$ har en öppen Eulerväg om och endast om precis två hörn har udda gradtal* - Hamiltongraf - **Def**: En **Hamiltoncykel** i en graf med minst tre hörn en cykel som passerar varje hörn exakt en gång - **Def**: En graf som innehåller en Hamiltoncykel kallas för en **Hamiltongraf** - **Def**: En **Hamiltonväg** i en graf är en enkel väg som innerhåller varje hörn - Träd - **Def**: (träd): En sammanhängande graf som saknar cykler - Therem *Låt $G(V,E)$ vara med minst två hörn. Då är följande påståenden ekvivalenta:* - *Grafen $G$ är ett träd.* - *Det finns en unik enkel väg mellan varje par av noder $u,v\in{V(G)}$.* - *Grafen $G$ saknar cykler, samt om man lägger en ny kant uppstår precis en cykel.* - *Grafen $G$ är sammanhängande, samt om man tar bort en godtycklig kant, då fås en osammanhängande graf.* - *Grafen $G$ är sammanhängande, samt $\mid{V}\mid-\mid{E}\mid=1$* - *Grafen $G$ saknar cykler, samt $\mid{V}\mid-\mid{E}\mid=1$*