Презентация на тему Графы. Поиск путей в графе

Граф и его элементы. Основные понятия.
Граф – это совокупность объектов со связями между ними.
Объекты рассматриваются как вершины, или узлы графа,
а связи – как дуги, или ребра.
Ребро графа называется дугой, если одна из его вершин считается начальной, другая – конечной.
Основные элементы графа состоят из вершин графа, ребер графа и дуг графа. Сочетание этих элементов определяет понятия: неориентированный граф, ориентированный граф и смешанный граф.
А
Б
В
Дуга графа
Дуга графа
ребро графа
Вершина
графа
Вершина
графа
Вершина
графа

Неориентированный граф – это граф, для каждого ребра которого несуществен порядок двух его конечных вершин.

Ориентированный граф – это граф, для каждого ребра которого существенен порядок двух его конечных вершин.
Пара вершин может соединяться двумя или более ребрами (дугами одного направления), такие ребра называются кратными.

Смешанный граф – это граф, содержащий как ориентированные, так и неориентированных ребра. Любой из перечисленных видов графа может содержать одно или несколько ребер, у которых оба конца сходятся в одной вершине, такие ребра называются петлями.
Путем в графе называют конечную последовательность вершин, в которой каждая вершина соединена ребром с последующей в последовательности вершин.
Длиной пути во взвешенном графе называют сумму длин звеньев этого пути. Количество k ребер в пути называется длиной пути. Путь называют циклом, если в нем первая и последняя вершины совпадают.

12
Задачи на поиск путей в Графе
Задача 1.
На ри­сун­ке – схема дорог, свя­зы­ва­ю­щих го­ро­да A, B, C, D, E, F, G, H, K, L, M. По каж­дой до­ро­ге можно дви­гать­ся толь­ко в одном на­прав­ле­нии, ука­зан­ном стрел­кой.
Сколь­ко су­ще­ству­ет раз­лич­ных путей из го­ро­да A в город M?
Решение
B
A
K
C
E
G
F
H
L
M

Решение задачи 1.
Нач­нем счи­тать ко­ли­че­ство путей с конца марш­ру­та – с го­ро­да М.
NX — ко­ли­че­ство раз­лич­ных путей из го­ро­да А в город X, N — общее число путей. В "М" можно при­е­хать из C, F, L или H, по­это­му
N = NM = NC + NF + N H + N L (1)
C
F
H
L
M

2. Ана­ло­гич­но:
NC = NB;
NF = NE;
NH = NF + NG;
NL = NK.
C
F
H
L
M
B
E
G
K
A
3. До­ба­вим еще вер­ши­ны:
NB = NA = 1;
NE = NB + NA + NG = 1 + 1 + 2 = 4;
NG = NA + NK = 1 + 1 = 2;
NK = NA = 1.

4. Пре­об­ра­зу­ем вер­ши­ны:
NC = NB = 1;
NF = NE = 4;
NH = NF + NG = 4 + 2 = 6;
NL = NK = 1.
5. Под­ста­вим в фор­му­лу (1):
N = NК = 1 + 4 + 6 + 1 = 12
B
A
K
C
E
G
F
H
L
M
Ответ: 12

Задача 2.
На ри­сун­ке – схема дорог, свя­зы­ва­ю­щих го­ро­да А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, З, И. По каж­дой до­ро­ге можно дви­гать­ся толь­ко в одном на­прав­ле­нии, ука­зан­ном стрел­кой.
Сколь­ко су­ще­ству­ет раз­лич­ных путей из го­ро­да А в город И?
Решение

Решение задачи 2.
1. Нач­нем счи­тать ко­ли­че­ство путей с конца марш­ру­та – с го­ро­да И. NX — ко­ли­че­ство раз­лич­ных путей из го­ро­да А в город X, N — общее число путей. В "И" можно при­е­хать из Д, Ж, или З, по­это­му N = NИ = NД + NЖ + N З (1)

2. Ана­ло­гич­но:
NД = NБ; NЖ = NБ + NВ + NЕ; NЗ = NЖ + NЕ.
3. . До­ба­вим еще вер­ши­ны:
NБ = NА = 1;
NВ = NА + NГ = 1 + 1 = 2;
NЕ = NВ + NГ = 2 + 1 = 3;
NГ = NА = 1.

4. Пре­об­ра­зу­ем пер­вые вер­ши­ны с уче­то зна­че­ний вто­рых:
NД = NБ = 1;
NЖ = NБ + NВ + NЕ = 1 + 2 + 3 = 6;
NЗ = NЖ + NЕ = 6 + 3 = 9.
5. Под­ста­вим в фор­му­лу (1):
N = NК = 1 + 6 + 9 = 16. Ответ: 16

Задача 3.
На ри­сун­ке изоб­ра­же­на схема дорог, свя­зы­ва­ю­щих го­ро­да A, B, C, D, E, F, G, H, K, L, M. По каж­дой до­ро­ге можно дви­гать­ся толь­ко в одном на­прав­ле­нии, ука­зан­ном стрел­кой.
Сколь­ко су­ще­ству­ет раз­лич­ных путей из го­ро­да A в город M?
Решение

Решение задачи 3.
1. Нач­нем счи­тать ко­ли­че­ство путей с конца марш­ру­та — с го­ро­да M. Пусть NX — ко­ли­че­ство раз­лич­ных путей из го­ро­да А в город X, N — общее число путей. В город M можно при­е­хать из L, G, F, H или K, по­это­му N = NM = NL + NG+NF+ NH + NK;(*)
2.Ана­ло­гич­но:
NL = NF+ NG = 5 + 5 = 10;
NG = NF = 5;
NH = NF = 5;
NK = NF + NE + NH = 5 + 1 + 5 = 11;
NF = NA + NB + NC + ND + NE = = 5.
3. До­ба­вим еще вер­ши­ны:
NB = NA = 1;
NC = NA = 1;
ND = NA = 1;
NE = NA = 1.
4. Под­ста­вим в фор­му­лу :
N = NM = 10 + 5 + 5 + 11 + 5 = 36.
Ответ: 36.

Решите самостоятельно:
1).
На ри­сун­ке — схема дорог, свя­зы­ва­ю­щих го­ро­да А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, И, К, Л. По каж­дой до­ро­ге можно дви­гать­ся толь­ко в одном на­прав­ле­нии, ука­зан­ном стрел­кой.
Сколь­ко су­ще­ству­ет раз­лич­ных путей из го­ро­да А в город Л?
Ответ: 30
B
E
Б
Д
Е
Г
Ж
К

2).
На ри­сун­ке — схема дорог, свя­зы­ва­ю­щих го­ро­да А, Б, В, Г, Д, Е, Ж. По каж­дой до­ро­ге можно дви­гать­ся толь­ко в одном на­прав­ле­нии, ука­зан­ном стрел­кой.
Сколь­ко су­ще­ству­ет раз­лич­ных путей из го­ро­да А в город Ж?
Ответ: 11
А
Б
Е
Д
Ж
В
Г

3).
На ри­сун­ке изоб­ра­же­на схема до­ро­г, свя­зы­ва­ю­щих го­ро­да A, B, C, D, E, F, G, H, K, L, M. По каж­дой до­ро­ге можно дви­гать­ся толь­ко в одном на­прав­ле­нии, ука­зан­ном стрел­кой.
Сколь­ко су­ще­ству­ет раз­лич­ных путей из го­ро­да A в город M?
Ответ: 12
А
М
H
B
C
D
E
K
L
F
G

Задание на дом:
На рисунке изображена схема дорог, связывающих города A, B, C, D, E, F, G, H, K, L, M. По каждой дороге можно двигаться только в одном направлении, указанном стрелкой.
Сколько существует различных путей из города
А в город M?
B
C
D
E
F
G
H
K
L
M
А