Johdatus graafiteoriaan

Samankaltaiset tiedostot
Johdatus graafiteoriaan

Pertti Koivisto ja Riitta Niemistö. Graafiteoriaa

GRAAFITEORIAA. Pertti Koivisto Riitta Niemistö

Johdatus graafiteoriaan

Johdatus graafiteoriaan

LIITE 8A: RAKENNELUVUN 137 YHTÄLÖITÄ

verkkojen G ja H välinen isomorfismi. Nyt kuvaus f on bijektio, joka säilyttää kyseisissä verkoissa esiintyvät särmät, joten pari

6.4. Järjestyssuhteet

0 v i v j / E, M ij = 1 v i v j E.

Arvioita karakterisummille: Pólya-Vinogradovin epäyhtälö ja sen parannuksia

Kurssikoe on maanantaina Muista ilmoittautua kokeeseen viimeistään 10 päivää ennen koetta! Ilmoittautumisohjeet löytyvät kurssin kotisivuilla.

Olkoon seuraavaksi G 2 sellainen tasan n solmua sisältävä suunnattu verkko,

Diskreetit rakenteet

1. Laske sivun 104 esimerkin tapaan sellainen likiarvo luvulle e, että virheen itseisarvo on pienempi kuin 10 5.

exp(x) = e x x n n=0 v(x, y) = e x sin y

Algoritmit 1. Luento 8 Ke Timo Männikkö

Graafit ja verkot. Joukko solmuja ja joukko järjestämättömiä solmupareja. eli haaroja. Joukko solmuja ja joukko järjestettyjä solmupareja eli kaaria

Algoritmit 1. Luento 9 Ti Timo Männikkö

Ratkaisu. Tulkitaan de Bruijnin jonon etsimiseksi aakkostossa S := {0, 1} sanapituudelle n = 4. Neljän pituisia sanoja on N = 2 n = 16 kpl.

A TIETORAKENTEET JA ALGORITMIT

Energian säilymislain perusteella elektronin rekyylienergia on fotnien energioiden erotus: (1)

Rahoitusriskit ja johdannaiset Matti Estola Luento 5. Termiinihinnan määräytyminen

Juuri 10 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

ELEMENTTIMENETELMÄN PERUSTEET SESSIO 19: Gaussin integrointi emojanan alueessa.

Variations on the Black-Scholes Model

isomeerejä yhteensä yhdeksän kappaletta.

Johdatus verkkoteoriaan 4. luento

3 TOISEN KERTALUVUN LINEAARISET DIFFERENTIAALIYHTÄLÖT. y + p(x)y + q(x)y = r(x) (1)

Graafin 3-värittyvyyden tutkinta T Graafiteoria, projektityö (eksakti algoritmi), kevät 2005

Palkkielementti hum

Luku 7. Verkkoalgoritmit. 7.1 Määritelmiä

Tietojenkäsittelytieteen ja tilastotieteen matematiikkaa 1/137

Malliratkaisut Demot

8. RAKENNELUKU /α = 137, (8.1)

Totaalisesti unimodulaariset matriisit voidaan osoittaa olevan rakennettavissa oleellisesti verkkomalleihin liittyvistä matriiseista

Algoritmit 2. Luento 11 Ti Timo Männikkö

V. V. Vazirani: Approximation Algorithms, luvut 3-4 Matti Kääriäinen

Säännöllisestä lausekkeesta deterministiseksi tilakoneeksi: esimerkki

Näytetään nyt relaatioon liittyvien ekvivalenssiluokkien olevan verkon G lohkojen särmäjoukkoja. Olkoon siis f verkon G jokin särmä.

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Malliratkaisut 5 / vko 48

14. Luennon sisältö. Kuljetustehtävä. Verkkoteoria ja optimointi. esimerkki. verkkoteorian optimointitehtäviä verkon virittävä puu lyhimmät polut

VERKKOTEORIAN ALKEITA. Martti E. Pesonen

Johdatus verkkoteoriaan luento Netspace

13 Lyhimmät painotetut polut

Tehtävä 8 : 1. Tehtävä 8 : 2

Valitaan alkio x 1 A B ja merkitään A 1 = A { x 1 }. Perinnöllisyyden nojalla A 1 I.

PARITUS KAKSIJAKOISESSA

Yhteysopas. Windows-ohjeet paikallisesti liitettyä tulostinta varten. Mitä paikallinen tulostaminen on? Ohjelmiston asentaminen CD-levyltä

Pisto- ja viiltotapaturmien ehkäisy ja terävien instrumenttien hävittäminen

Differentiaaliyhtälöt, Syksy 2015 Harjoitus 2, Ratkaisut Ratkaise separoituvat differentiaaliyhtälöt. a) y = y

Ulvilan kaupunki. Ulvilan Kaasmarkun Ryöpäkinmäen ja Fatiporin pohjoispuolen liito-oravaselvitys 2014 AHLMAN GROUP OY

Empiiriset sovellukset

Eulerin verkkojen karakterisointi

TIE448 Kääntäjätekniikka, syksy Antti-Juhani Kaijanaho. 17. marraskuuta 2009

Kuvaus eli funktio f joukolta X joukkoon Y tarkoittaa havainnollisesti vastaavuutta, joka liittää joukon X jokaiseen alkioon joukon Y tietyn alkion.

4 KORKEAMMAN KL:N LINEAARISET DIFFERENTIAALIYHTÄLÖT

8.5. Järjestyssuhteet 1 / 19

Algoritmit 2. Luento 13 Ti Timo Männikkö

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

Yhteenlaskun ja skalaarilla kertomisen ominaisuuksia

Königsbergin sillat. Königsberg 1700-luvulla. Leonhard Euler ( )

Alkioiden x ja y muodostama järjestetty pari on jono (x, y), jossa x on ensimmäisenä ja y toisena jäsenenä.

Matriisilaskenta Laskuharjoitus 5 - Ratkaisut / vko 41

b) Olkoon G vähintään kaksi solmua sisältävä puu. Sallitaan verkon G olevan

Jakso 10. Tasavirrat. Tasaantumisilmiöt. Vaihtovirrat. Sarja- ja lineaaripiirit. Maxwellin yhtälöt. (Kuuluu kurssiin Sähkömagnetismi, LuTK)

Algoritmi on periaatteellisella tasolla seuraava:

Kantavektorien kuvavektorit määräävät lineaarikuvauksen

Näin ollen saadaan tulos rad(g) diam(g). Toisaalta huomataan, että verkon G kaikilla solmuilla x ja y pätee kolmioepäyhtälön nojalla havainto

Harjoitus 3 ( )

Department of Mathematics, Hypermedia Laboratory Tampere University of Technology. Roolit Verkostoissa: HITS. Idea.

GRAAFITEORIA. Keijo Ruohonen

811120P Diskreetit rakenteet

1.1. Määritelmiä ja nimityksiä

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta II. LM2, Kesä /141

4. Putkivirtaus 4. PUTKIVIRTAUS. 4.1 Virtauslajit ja Reynoldsin luku. 4.2 Putkivirtauksen häviöt

TUUSNIEMEN KUNNAN RAKENNUSJÄRJESTYS

Silmukkaoptimoinnista

Suunnatut, etumerkilliset ja arvotetut graafit Sosiaalisten verkostojen analysoinnin näkökulmalla

Y56 laskuharjoitukset 6 - mallivastaukset

Kysymys: Voidaanko graafi piirtää tasoon niin, että sen viivat eivät risteä muualla kuin pisteiden kohdalla?

Ensimmäisen kertaluvun differentiaaliyhtälö on lineaarinen, jos se voidaan kirjoittaa muotoon. + p(x)y = r(x) (28)

Valitsemalla sopivat alkiot joudutaan tämän määritelmän kanssa vaikeuksiin, jotka voidaan välttää rakentamalla joukko oppi aksiomaattisesti.

Ortogonaalinen ja ortonormaali kanta

Koodausteoria, Kesä 2014

4.3. Matemaattinen induktio

58131 Tietorakenteet ja algoritmit (kevät 2014) Uusinta- ja erilliskoe, , vastauksia

T Syksy 2005 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 8 (opetusmoniste, kappaleet )

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

Yhtenäisyydestä. Johdanto. Lähipisteavaruus. Tuomas Korppi

= 5! 2 2!3! = = 10. Edelleen tästä joukosta voidaan valita kolme särmää yhteensä = 10! 3 3!7! = = 120

Yhtälöryhmä matriisimuodossa. MS-A0007 Matriisilaskenta. Tarkastellaan esimerkkinä lineaarista yhtälöparia. 2x1 x 2 = 1 x 1 + x 2 = 5.

Tehtävä 4 : 2. b a+1 (mod 3)

Graphs in Social Network Analysis And Modeling. Graafit sosiaalisten verkostojen mallintamisessa

Vastaa tehtäviin 1-4 ja valitse toinen tehtävistä 5 ja 6. Vastaat siis enintään viiteen tehtävään.

Algoritmit 1. Luento 13 Ti Timo Männikkö

Matematiikan ja tilastotieteen laitos Algebra I - Kesä 2009 Ratkaisuehdoituksia harjoituksiin 8 -Tehtävät sivua Heikki Koivupalo ja Rami Luisto

T : Max-flow / min-cut -ongelmat

Graafin virittävä puu 1 / 20

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta II Syksy 2009 Laskuharjoitus 1 ( ) Ratkaisuehdotuksia Vesa Ala-Mattila


Transkriptio:

Johdatus graafitoriaan Syksy 2017 Lauri Hlla Tamprn yliopisto Luonnontitidn tidkunta

2 Luku 1 Pruskäsittitä 1.1 Määritlmiä 1.2 Esimrkkjä 1.3 Trminologiaa 1.4 Joitakin rikoisia yksinkrtaisia graafja 1.5 Aligraafi 1.6 Komplmnttigraafi 1.7 Graafiopraatioita 1.8 Graafin sittäminn matriisin avulla 1.9 Isomorfisuus

3 1.1 Määritlmiä Määritlmä 1.1 Yksinkrtainn graafi G on pari (V, E), missä V on äärllinn joukko ja E on äärllinn joukko järjstämättömiä parja {u, v}, missä u, v V, u v. Joukon V alkioita sanotaan solmuiksi ja joukon E alkioita särmiksi.

3 1.1 Määritlmiä Määritlmä 1.1 Yksinkrtainn graafi G on pari (V, E), missä V on äärllinn joukko ja E on äärllinn joukko järjstämättömiä parja {u, v}, missä u, v V, u v. Joukon V alkioita sanotaan solmuiksi ja joukon E alkioita särmiksi. Yksinkrtaisn graafin käsit voidaan määritllä lyhymmin suraavasti: Määritlmä 1.2 Yksinkrtainn graafi koostuu solmuista ja niitä yhdistävistä särmistä, missä 1. kahdn ri solmun välillä voi olla korkintaan yksi särmä, 2. solmusta i voi olla särmää solmuun itsnsä.

Yksisolmuista yksinkrtaista graafia sanotaan triviaaliksi graafiksi. Graafja havainnollisttaan usin suraavanlaisilla kuvilla: G 1 : G 2 : v 1 v 2 v v 3 v 4 Kuva 1.1. Triviaali graafi G 1 = ({v}, ) ja yksinkrtainn graafi G 2 = ({v 1, v 2, v 3, v 4 }, {{v 1, v 2 }, {v 1, v 3 }, {v 2, v 3 }, {v 3, v 4 }}). 4

5 Määritlmä 1.3 Multigraafi on yksinkrtaisn graafin ylistys, jossa kahdn ri solmun välillä voi olla usita (äärllinn määrä) särmiä. v 1 1 2 v 2 v 3 Kuva 1.2. Multigraafi (V, E), missä V = {v 1, v 2, v 3 } ja E = { 1, 2, 3 }. 3

6 Multigraafin käsit voidaan määritllä kahdlla toisistaan poikkavalla tavalla. (1) Multigraafi voidaan määritllä parina (V, E), missä V on äärllinn pätyhjä solmujoukko ja särmäjoukko E on joukon V järjstämättömin pistparin {u, v} (u v) muodostama multijoukko.

6 Multigraafin käsit voidaan määritllä kahdlla toisistaan poikkavalla tavalla. (1) Multigraafi voidaan määritllä parina (V, E), missä V on äärllinn pätyhjä solmujoukko ja särmäjoukko E on joukon V järjstämättömin pistparin {u, v} (u v) muodostama multijoukko. (2) Multigraafi voidaan määritllä kolmikkona (V, E, f ), missä V on äärllinn pätyhjä solmujoukko, E on äärllinn särmäjoukko ja f on funktio f : E { {u, v} u, v V, u v }. Jos f ( 1 ) = f ( 2 ), särmät 1 ja 2 ovat rinnakkaisia.

Määritlmä 1.4 Psudograafi on multigraafin ylistys, jossa solmusta voi olla särmä tai särmiä solmuun itsnsä. Näitä särmiä sanotaan luupiksi. 1 2 v 2 3 v 1 v 3 Kuva 1.3. Psudograafi (V, E) = ({v 1, v 2, v 3 }, { 1, 2, 3 }). 7

8 Määritlmä 1.5 Suunnattu graafi li digraafi G on pari (V, E), missä V on äärllinn joukko ja E on joukko järjstttyjä parja (u, v), missä u, v V. v 1 v 2 v 4 v 3 Kuva 1.4. Suunnattu graafi (V, E) = ({v 1, v 2, v 3, v 4 }, {(v 1, v 2 ), (v 1, v 4 ), (v 2, v 1 ), (v 2, v 3 ), (v 4, v 3 ), (v 4, v 4 )}).

8 Määritlmä 1.5 Suunnattu graafi li digraafi G on pari (V, E), missä V on äärllinn joukko ja E on joukko järjstttyjä parja (u, v), missä u, v V. v 1 v 2 v 4 v 3 Kuva 1.4. Suunnattu graafi (V, E) = ({v 1, v 2, v 3, v 4 }, {(v 1, v 2 ), (v 1, v 4 ), (v 2, v 1 ), (v 2, v 3 ), (v 4, v 3 ), (v 4, v 4 )}). Suunnatun graafin särmiä sanotaan kaariksi tai nuoliksi. Määritlmässä 1.5 i dllyttä, ttä u v, jotn suunnatussa graafissa voi olla luuppja.

Myös suunnatun graafin käsit voidaan ilmaista lyhymmin: Määritlmä 1.6 Suunnattu graafi koostuu solmuista ja niitä yhdistävistä kaarista, missä 1. kahdn ri solmun välillä voi olla korkintaan kaksi kaarta, yksi kumpaankin suuntaan, 2. solmusta voi olla kaari solmuun itsnsä. 9

Myös suunnatun graafin käsit voidaan ilmaista lyhymmin: Määritlmä 1.6 Suunnattu graafi koostuu solmuista ja niitä yhdistävistä kaarista, missä 1. kahdn ri solmun välillä voi olla korkintaan kaksi kaarta, yksi kumpaankin suuntaan, 2. solmusta voi olla kaari solmuun itsnsä. Graafin G = (V, E) solmujoukoll V voidaan tarvittassa käyttää mrkintää V (G) ja särmäjoukoll E mrkintää E(G). Tämä kosk yksinkrtaisia graafja, multigraafja, suunnattuja graafja, ja kaikki muitakin tarkastlmiamm graafja. 9

10 Määritlmä 1.7 Suunnattu multigraafi on suunnatun graafin ylistys, jossa voi olla moninkrtaisia kaaria. 1 2 v 1 v 2 3 Kuva 1.5. Suunnattu multigraafi (V, E) = ({v 1, v 2 }, { 1, 2, 3 }).

Määritlmä 1.8 Painotttu graafi on graafin ylistys, jossa jokaisn särmään on liittty jokin luku. Tätä lukua sanotaan särmän painoksi. 11

11 Määritlmä 1.8 Painotttu graafi on graafin ylistys, jossa jokaisn särmään on liittty jokin luku. Tätä lukua sanotaan särmän painoksi. Määritlmä 1.9 Mrkinnällä w( ) tarkoittaan särmän painoa tai painottun graafin särmin yhtnlaskttua painoa.

12 Esimrkki 1.1 Kuvan 1.6 graafissa G särmin painot ovat w({v 1, v 3 }) = 5, w({v 2, v 3 }) = 3 ja w({v 1, v 2 }) = 4. Graafin G särmin yhtnlaskttu paino w(g) on 12. G: v 3 5 3 v 1 4 v 2 Kuva 1.6. Painotttu graafi G, joka mallintaa Pythagoraan laustta.

13 1.2 Esimrkkjä Esimrkki 1.2 Graafin avulla voidaan mallintaa ri läinlajin välistä vuorovaikutusta. Esimrkiksi kosystmissä lajin välistä kilpailua voidaan mallintaa graafilla, joka kuvaa kologistn lokroidn päällkkäisyyttä. Kuvan 1.7 graafi mallintaa mtsän kosystmiä. Graafin prustlla Supi Haukka Pöllö simrkiksi orava ja supi ovat Orava Opossumi ksknään kilpailvia lajja, mutta Varis varis ja päästäinn ivät ol. Päästäinn Hiiri Tikka Kuva 1.7. Ekologistn lokroidn päällkkäisyys.

Esimrkki 1.3 Ryhmän käyttäytymistä tutkittassa voidaan havaita, ttä jotkut ryhmän jäsnt voivat vaikuttaa ryhmän muidn jäsntn käyttäytymisn. Tällaista käyttäytymistä voidaan mallintaa suunnatulla vaikutusvaltagraafilla. Kuvan 1.8 graafin mukaan simrkiksi Kaisa voi vaikuttaa Raijan käyttäytymisn, Raija voi vaikuttaa Tiinan käyttäytymisn ja Tiina voi vaikuttaa Kaisan käyttäytymisn. Tiina Mira Anna Raija Kaisa Kuva 1.8. Ryhmän jäsntn vaikutus toistnsa käyttäytymisn. 14

15 Esimrkki 1.4 Turnausta, jossa jokainn joukku plaa toistaan vastaan täsmälln krran, voidaan mallintaa suunnatulla graafilla. Tällöin kutakin joukkutta vastaa oma solmunsa ja graafissa on särmä (a, b), jos joukku a voittaa joukkun b. Esimrkiksi kuvan 1.9 turnauksssa Suomi on voittamaton ja Ruotsilla on yksi voitto skä kolm tappiota. Tskki Saksa Ruotsi Kanada Suomi Kuva 1.9. Vuodnvaihtn 1996 97 jääkikon nuortn MM kisatulokst.

16 Esimrkki 1.5 Titokonohjlman käskyjn suoritusjärjstys voidaan mallintaa suunnatulla graafilla, jossa kutakin käskyä dustaa oma solmunsa ja solmusta a on särmä solmuun b, jos käsky a suorittaan nnn käskyä b. Kuvan 1.10 suunnatussa graafissa G 1 simrkiksi käskyä s 5 i voida suorittaa nnn käskyjä s 1, s 2 ja s 4, mutta käskyt s 5 ja s 6 voidaan suorittaa samanaikaissti. Turhat särmät voidaan myös jättää pois, jolloin saadan suunnattu graafi G 2. s 1 : a := 0 s 2 : b := 1 s 3 : c := a + 1 s 4 : d := a + b s 5 : := d + 1 s 6 : f := c + d G 1 : s s 1 6 s 3 s4 s s 2 5 : G 2 s s 1 s 3 s4 Kuva 1.10. Titokonohjlman käskyjn suoritusjärjstys. 6 s s 2 5

1.3 Trminologiaa Määritlmä 1.10 Olkoon solmujn u ja v välillä särmä. Silloin 1. solmut u ja v ovat virussolmut, 2. särmä yhdistää solmut u ja v, 3. solmut u ja v ovat särmän päätsolmut li päätpistt, 4. särmä kulk solmujn u ja v kautta. 17

1.3 Trminologiaa Määritlmä 1.10 Olkoon solmujn u ja v välillä särmä. Silloin 1. solmut u ja v ovat virussolmut, 2. särmä yhdistää solmut u ja v, 3. solmut u ja v ovat särmän päätsolmut li päätpistt, 4. särmä kulk solmujn u ja v kautta. Määritlmä 1.11 Solmun ast dg( ) ilmais kuinka monn särmän päätsolmuna solmu on. Määritlmä 1.12 Solmu u on risttty, jos dg(u) = 0, ja solmu u on loppusolmu, jos dg(u) = 1. Jos särmän päätsolmuna on loppusolmu, särmä on loppusärmä. 17

18 Esimrkki 1.6 Kuvassa 1.11 solmujn astt on mrkitty solmujn virn. Solmu v 4 on risttty solmu ja solmu v 5 loppusolmu. Huom: luuppi kasvattaa solmun v 2 asttta kahdlla. G: v 2 v 1 v 3 v 5 v 4 dg(v 1 ) = 4 dg(v 2 ) = 4 dg(v 3 ) = 3 dg(v 4 ) = 0 dg(v 5 ) = 1 Kuva 1.11. Graafi G ja graafin G solmujn astt.

Laus 1.1 ( Handshaking thorm ) Olkoon (V, E) suuntaamaton graafi. Silloin 2 E = dg(v). Mrkinnällä tarkoittaan joukon alkioidn (tässä siis särmin) lukumäärää. v V 19

Laus 1.1 ( Handshaking thorm ) Olkoon (V, E) suuntaamaton graafi. Silloin 2 E = dg(v). Mrkinnällä tarkoittaan joukon alkioidn (tässä siis särmin) lukumäärää. v V Laus 1.2 Suuntaamattomassa graafissa on parillinn määrä paritonastisia solmuja. 19

20 Määritlmä 1.13 Olkoon G = (V, E) suuntaamaton graafi. Silloin on graafin solmujn minimiast ja maksimiast. δ(g) = min v V (dg(v)) (G) = max v V (dg(v))

21 Esimrkki 1.7 Kuvan 1.11 graafin minimiast ja maksimiast ovat δ(g) = 0 ja (G) = 4. G: v 2 v 1 v 3 v 5 v 4 dg(v 1 ) = 4 dg(v 2 ) = 4 dg(v 3 ) = 3 dg(v 4 ) = 0 dg(v 5 ) = 1 Kuva 1.11. Graafi G ja graafin G solmujn astt.

22 Määritlmä 1.14 Olkoon = (u, v) suunnatun graafin kaari solmusta u solmuun v. Silloin 1. solmu u dltää solmua v, 2. solmu v suraa solmua u, 3. solmu u on särmän lähtösolmu, 4. solmu v on särmän maalisolmu.

22 Määritlmä 1.14 Olkoon = (u, v) suunnatun graafin kaari solmusta u solmuun v. Silloin 1. solmu u dltää solmua v, 2. solmu v suraa solmua u, 3. solmu u on särmän lähtösolmu, 4. solmu v on särmän maalisolmu. Määritlmä 1.15 Solmun lähtöast dg + ( ) tarkoittaa niidn kaarin lukumäärää, joidn lähtösolmuna solmu on. Vastaavasti solmun tuloast dg ( ) tarkoittaa niidn kaarin lukumäärää, joidn maalisolmuna solmu on.

23 Esimrkki 1.8 Kuvassa 1.12 näkyvät graafin G solmujn lähtö- ja tuloastt. G: v 1 v 2 v 3 v 4 dg + (v 1 ) = 1, dg (v 1 ) = 0, dg + (v 2 ) = 2, dg (v 2 ) = 2, dg + (v 3 ) = 1, dg (v 3 ) = 2, dg + (v 4 ) = 0, dg (v 4 ) = 0 Kuva 1.12. Suunnatun graafin G lähtö- ja tuloastt.

23 Esimrkki 1.8 Kuvassa 1.12 näkyvät graafin G solmujn lähtö- ja tuloastt. G: v 1 v 2 v 3 v 4 dg + (v 1 ) = 1, dg (v 1 ) = 0, dg + (v 2 ) = 2, dg (v 2 ) = 2, dg + (v 3 ) = 1, dg (v 3 ) = 2, dg + (v 4 ) = 0, dg (v 4 ) = 0 Kuva 1.12. Suunnatun graafin G lähtö- ja tuloastt. Laus 1.3 Olkoon (V, E) suunnattu graafi. Silloin dg + (v) = dg (v) = E. v V v V

1.4 Joitakin rikoisia yksinkrtaisia graafja Joillakin yksinkrtaisilla graafilla on rityinn nimi, jotta niihin on hlppo viitata. Suraavaksi määrittlmm muutamia tällaisia graafja. 24

1.4 Joitakin rikoisia yksinkrtaisia graafja Joillakin yksinkrtaisilla graafilla on rityinn nimi, jotta niihin on hlppo viitata. Suraavaksi määrittlmm muutamia tällaisia graafja. Määritlmä 1.16 Yksinkrtainn graafi on täydllinn, jos jokaisn kahdn ri solmun välillä on särmä. Täydllisll n-solmuisll graafill käyttään mrkintää K n. 24

1.4 Joitakin rikoisia yksinkrtaisia graafja Joillakin yksinkrtaisilla graafilla on rityinn nimi, jotta niihin on hlppo viitata. Suraavaksi määrittlmm muutamia tällaisia graafja. Määritlmä 1.16 Yksinkrtainn graafi on täydllinn, jos jokaisn kahdn ri solmun välillä on särmä. Täydllisll n-solmuisll graafill käyttään mrkintää K n. Täydllisssä graafissa K n on n(n 1)/2 särmää. 24

25 K 1 : K 2 : K 3 : K 4 : K 5 : K 6 : Kuva 1.13. Täydllist graafit K 1, K 2,..., K 6.

26 Määritlmä 1.17 Yksinkrtainn graafi on k-säännöllinn, jos sn jokaisn solmun ast on k. G 1 : G 2 : Kuva 1.14. Graafi G 1 on 2-säännöllinn ja graafi G 2 on 3-säännöllinn.

26 Määritlmä 1.17 Yksinkrtainn graafi on k-säännöllinn, jos sn jokaisn solmun ast on k. G 1 : G 2 : Kuva 1.14. Graafi G 1 on 2-säännöllinn ja graafi G 2 on 3-säännöllinn. Täydllinn graafi K n on (n 1)-säännöllinn.

Määritlmä 1.18 Suuntaamaton graafi (V, E) on kaksijakoinn, jos solmujoukko V voidaan jakaa kahtn sllaisn pätyhjään joukkoon V 1 ja V 2, ttä jokaisn särmän toinn päätsolmu kuuluu joukkoon V 1 ja toinn joukkoon V 2. G 1 : G 2 : v 1 v 2 v 1 v 4 v 5 v 3 v 2 v 3 v 4 v 6 v 5 Kuva 1.15. Kaksijakoinn graafi G 1 ja kolmijakoinn graafi G 2. 27

Määritlmä 1.19 Suuntaamaton graafi (V, E) on k-jakoinn, jos on olmassa sllainn solmujoukon V luokkajako {V 1, V 2,..., V k }, ttä joukon E minkään särmän molmmat päätsolmut ivät kuulu samaan joukkoon V i. 28

Määritlmä 1.19 Suuntaamaton graafi (V, E) on k-jakoinn, jos on olmassa sllainn solmujoukon V luokkajako {V 1, V 2,..., V k }, ttä joukon E minkään särmän molmmat päätsolmut ivät kuulu samaan joukkoon V i. Määritlmä 1.20 Yksinkrtainn graafi K m,n on täydllinn kaksijakoinn graafi, jos sn solmut voidaan jakaa kahtn sllaisn m- ja n-alkioisn osajoukkoon, ttä kahdn solmun välillä on särmä täsmälln silloin, kun solmut kuuluvat ri osajoukkoihin. K 2,2 : K 3,2 : K 3,3 : Kuva 1.16. Täydllist kaksijakoist graafit K 2,2, K 3,2 ja K 3,3. 28

Määritlmä 1.21 Yksinkrtainn graafi C n = (V, E) (n = 3, 4, 5,...) on silmukka, jos sn solmut ja särmät voidaan antaa joukkoina V = {v 1, v 2,..., v n } ja E = {{v 1, v 2 }, {v 2, v 3 }, {v 3, v 4 },..., {v n 1, v n }, {v n, v 1 }}. C 3 : C 4 : C 5 : Kuva 1.17. Silmukat C 3, C 4 ja C 5. 29

30 Määritlmä 1.22 Silmukasta C n 1 saadaan pyörä W n = (V, E) (n = 4, 5, 6,...), kun siihn lisätään yksi solmu ja lisäksi särmä tästä solmusta jokaisn muuhun pyörän solmuun. W 4 : W 5 : W 6 : Kuva 1.18. Pyörät W 4, W 5 ja W 6.

31 Graafin avulla voidaan mallintaa titokonvrkkoja. Tällöin graafin solmut vastaavat vrkon konita ja särmät yhtyksiä konidn välillä ( piuhoja ). Esimrkki 1.9 (lähivrkko) Kont voidaan liittää vrkkoon simrkiksi (a) yhdistämällä kaikki kont kskuskonsn (K 1,n 1 ), (b) yhdistämällä kont silmukaksi (C n ) tai (c) yhdistämällä kont pyöräksi (W n ), jossa kskuskon on yhdistttynä kaikkiin muihin konisiin (ks. kuva 1.19). K 1,5 : C 6 : W 6 : Kuva 1.19. Kolm lähivrkkoa.

32 1.5 Aligraafi Määritlmä 1.23 Olkoot G = (V, E) ja H = (W, F) sllaisia graafja, ttä W V ja F E. Silloin graafi H on graafin G aligraafi. Jos lisäksi W V tai F E, niin kysssä on aito aligraafi.

32 1.5 Aligraafi Määritlmä 1.23 Olkoot G = (V, E) ja H = (W, F) sllaisia graafja, ttä W V ja F E. Silloin graafi H on graafin G aligraafi. Jos lisäksi W V tai F E, niin kysssä on aito aligraafi. Huomautus Koska aligraafi H = (W, F) on graafi, niin W.

32 1.5 Aligraafi Määritlmä 1.23 Olkoot G = (V, E) ja H = (W, F) sllaisia graafja, ttä W V ja F E. Silloin graafi H on graafin G aligraafi. Jos lisäksi W V tai F E, niin kysssä on aito aligraafi. Huomautus Koska aligraafi H = (W, F) on graafi, niin W. G: v 1 v 2 H : 1 v 1 v 2 H : 2 v1 H : 3 H 4 : v 1 v 2 v 4 v 3 v 4 v 3 v 4 v 3 v 3 v 4 Kuva 1.20. Graafi G ja joitakin sn aligraafja.

33 Esimrkki 1.10 Graafilla K n on n i=1 n 2 i(i 1)/2 ri aligraafia. i

33 Esimrkki 1.10 Graafilla K n on n i=1 n 2 i(i 1)/2 ri aligraafia. i Määritlmä 1.24 Jos graafin G aligraafi H on täydllinn graafi, niin H on graafin G klikki.

33 Esimrkki 1.10 Graafilla K n on n i=1 n 2 i(i 1)/2 ri aligraafia. i Määritlmä 1.24 Jos graafin G aligraafi H on täydllinn graafi, niin H on graafin G klikki. Esimrkki 1.11 Kuvassa 1.20 aligraafit H 3 ja H 4 ovat graafin G klikkjä. G: v 1 v 2 H : 1 v 1 v 2 H : 2 v1 H : 3 H 4 : v 1 v 2 v 4 v 3 v 4 v 3 v 4 v 3 v 3 v 4 Kuva 1.20. Graafi G ja joitakin sn aligraafja.

Määritlmä 1.25 Olkoon G = (V, E) ja H = (V, F) sn aligraafi. Silloin H on graafin G virittävä aligraafi. G: H 1 : v 1 v 2 v1 v 2 H 2 : v1 v 2 H 3 : v1 v 2 v 4 v 3 v 4 v 3 v 4 v 3 v 4 v 3 Kuva 1.21. Graafi G ja joitakin sn virittäviä aligraafja. 34

Määritlmä 1.26 Olkoon G = (V, E) graafi ja F E sn pätyhjä särmäjoukko. Tällöin H = (W, F), missä W V on joukon F särmin päätsolmujn joukko, on joukon F (särmä)indusoima graafin G aligraafi. Tällöin mrkitään H = F. 35

35 Määritlmä 1.26 Olkoon G = (V, E) graafi ja F E sn pätyhjä särmäjoukko. Tällöin H = (W, F), missä W V on joukon F särmin päätsolmujn joukko, on joukon F (särmä)indusoima graafin G aligraafi. Tällöin mrkitään H = F. Määritlmä 1.27 Olkoon G = (V, E) graafi ja W V sn pätyhjä solmujoukko. Tällöin H = (W, F) on joukon W (solmu)indusoima graafin G aligraafi, jos F E muodostuu niistä joukon E särmistä, joidn päätsolmut kuuluvat joukkoon W. Tällöin mrkitään H = W.

G: 1 7 4 9 5 10 v v 5 4 2 2 3 v 1 v v v 6 6 8 3 4 1 4 2 2 1 v v v v 3 5 { 1, 2, 4, 5 } : v 4 v 5, 4 7 1 2 4 9 v v v v 5 2 { v 1, v 2, } : Kuva 1.22. Graafi G ja tämän särmäindusoitu aligraafi { 1, 2, 4, 5 } skä solmuindusoitu aligraafi {v 1, v 2, v 4, v 5 }. 36

G: 1 7 4 9 5 10 v v 5 4 2 2 3 v 1 v v v 6 6 8 3 4 1 4 2 2 1 v v v v 3 5 { 1, 2, 4, 5 } : v 4 v 5, 4 7 1 2 4 9 v v v v 5 2 { v 1, v 2, } : Kuva 1.22. Graafi G ja tämän särmäindusoitu aligraafi { 1, 2, 4, 5 } skä solmuindusoitu aligraafi {v 1, v 2, v 4, v 5 }. Joskus on käytännöllistä samastaa särmäjoukko (tai solmujoukko) ja sn indusoima graafi. 36

Määritlmä 1.28 Graafin G aligraafia H sanotaan graafin G maksimaalisksi aligraafiksi jonkin ominaisuudn P suhtn, jos (i) graafilla H on ominaisuus P ja (ii) aina, kun H on graafin G aligraafin F aito aligraafi, aligraafilla F i ol ominaisuutta P. Vastaavasti määritllään minimaalinn aligraafi. 37

Määritlmä 1.28 Graafin G aligraafia H sanotaan graafin G maksimaalisksi aligraafiksi jonkin ominaisuudn P suhtn, jos (i) graafilla H on ominaisuus P ja (ii) aina, kun H on graafin G aligraafin F aito aligraafi, aligraafilla F i ol ominaisuutta P. Vastaavasti määritllään minimaalinn aligraafi. Maksimaalinn tai minimaalinn aligraafi i siis välttämättä ol yksikäsittinn. 37

38 1.6 Komplmnttigraafi Määritlmä 1.29 Yksinkrtaisn graafin G komplmnttigraafi G on graafi, jonka solmut ovat samat kuin graafin G solmut ja jossa kaksi ri solmua ovat virussolmuja täsmälln silloin, kun n ivät ol virussolmuja graafissa G. Slvästikin graafi on aina komplmnttinsa komplmntti li G = G. G 1 : G v 1 v 1 : 2 v1 v 2 v 3 v 4 G 2 : v 1 v 2 v 3 v 4 v 5 G 2 : v 3 v 4 v 1 v 2 v 3 v 5 Kuva 1.23. Graafit G 1 ja G 2 ja niidn komplmnttigraafit G 1 ja G 2. v 4

Laus 1.4 Olkoon G vähintään kuusisolmuinn graafi. Tällöin täydllinn 3-solmuinn graafi K 3 on joko graafin G tai sn komplmntin G aligraafi. 39

Laus 1.4 Olkoon G vähintään kuusisolmuinn graafi. Tällöin täydllinn 3-solmuinn graafi K 3 on joko graafin G tai sn komplmntin G aligraafi. Lausn 1.4 onglmaa voidaan tarkastlla myös ylismmin, li milloin täydllinn graafi K m on jonkin graafin tai sn komplmntin aligraafi. Ramsyn luku r(m, n) on pinin sllainn luku, ttä jos G on r(m, n)-solmuinn graafi, niin joko K m on graafin G aligraafi tai K n on graafin G komplmntin aligraafi. 39

Laus 1.4 Olkoon G vähintään kuusisolmuinn graafi. Tällöin täydllinn 3-solmuinn graafi K 3 on joko graafin G tai sn komplmntin G aligraafi. Lausn 1.4 onglmaa voidaan tarkastlla myös ylismmin, li milloin täydllinn graafi K m on jonkin graafin tai sn komplmntin aligraafi. Ramsyn luku r(m, n) on pinin sllainn luku, ttä jos G on r(m, n)-solmuinn graafi, niin joko K m on graafin G aligraafi tai K n on graafin G komplmntin aligraafi. Koska G = G, niin r(m, n) = r(n, m). Slvästikin r(1, n) = r(m, 1) = 1, r(2, n) = n ja r(m, 2) = m. Lausn 1.4 nojalla taas r(3, 3) 6. 39

Tunntut luvut sittään taulukossa 1.1. Voidaan kuitnkin osoittaa, ttä m + n 2 r(m, n). m 1 n \ m 3 4 5 6 7 8 9 3 6 9 14 18 23 28 36 4 9 18 25 Taulukko 1.1. Joitakin Ramsyn lukuja r(m, n). 40

Määritlmä 1.30 Olkoon H = (W, F) yksinkrtaisn graafin G = (V, E) aligraafi. Tällöin graafia (V, E \ F) sanotaan graafin H komplmntiksi graafin G suhtn. 41

Määritlmä 1.30 Olkoon H = (W, F) yksinkrtaisn graafin G = (V, E) aligraafi. Tällöin graafia (V, E \ F) sanotaan graafin H komplmntiksi graafin G suhtn. Tavallinn n-solmuisn yksinkrtaisn graafin komplmntti on siis komplmntti täydllisn graafin K n suhtn. G: H: H : v 1 v 2 v 1 v 2 v 1 v 2 v 3 v 4 v 3 v 3 v 4 Kuva 1.24. Graafi H on graafin H komplmntti graafin G suhtn. 41

1.7 Graafiopraatioita Määritlmä 1.31 Olkoot G = (V, E) ja H = (W, F) sllaisia yksinkrtaisia graafja, ttä W V. Tällöin graafin G ja H rotus G H = (V, E \ F). G: H: G-H: v 1 v 2 v 1 v 2 v 1 v 2 v 3 v 5 v 3 v 5 v 3 v 5 v 4 v 4 v 4 Kuva 1.25. Graafit G ja H skä niidn rotus G H. 42

1.7 Graafiopraatioita Määritlmä 1.31 Olkoot G = (V, E) ja H = (W, F) sllaisia yksinkrtaisia graafja, ttä W V. Tällöin graafin G ja H rotus G H = (V, E \ F). G: H: G-H: v 1 v 2 v 1 v 2 v 1 v 2 v 3 v 5 v 3 v 5 v 3 v 5 v 4 v 4 v 4 Kuva 1.25. Graafit G ja H skä niidn rotus G H. Erotus ylistää siis määritlmän 1.30 myös tapauksn, jossa H i ol graafin G aligraafi (mutta kylläkin W V ). Jos H on graafin G aligraafi, niin G H on graafin H komplmntti graafin G suhtn. 42

Määritlmä 1.32 Olkoot G = (V, E) ja H = (W, F) yksinkrtaisia graafja. Lisäksi kohdassa (b) olttaan, ttä V W, ja kohdassa (c), ttä E F. Tällöin graafin G ja H (a) unioni (li yhdist) G H on graafi (V W, E F), 43

Määritlmä 1.32 Olkoot G = (V, E) ja H = (W, F) yksinkrtaisia graafja. Lisäksi kohdassa (b) olttaan, ttä V W, ja kohdassa (c), ttä E F. Tällöin graafin G ja H (a) unioni (li yhdist) G H on graafi (V W, E F), (b) likkaus G H on graafi (V W, E F), 43

Määritlmä 1.32 Olkoot G = (V, E) ja H = (W, F) yksinkrtaisia graafja. Lisäksi kohdassa (b) olttaan, ttä V W, ja kohdassa (c), ttä E F. Tällöin graafin G ja H (a) unioni (li yhdist) G H on graafi (V W, E F), (b) likkaus G H on graafi (V W, E F), (c) rngassumma G H on särmäjoukon E F indusoima graafin G H aligraafi. Joukko-opraatiolla tarkoittaan tässä symmtristä rotusta, toisin sanon E F = (E \ F) (F \ E). 43

G: v 1 v 2 H: v 2 v 3 v 3 v 4 G H: G H: G H: v 1 v 2 v 2 v 1 v 2 v 3 v 4 v 3 v 3 v 4 Kuva 1.26. Graafit G ja H skä niidn unioni, likkaus ja rngassumma. 44

Opraatiot, kutn myös rotus, voidaan ylistää multigraafill ottamalla huomioon särmin moninkrtaisuudt. Jos solmujoukot V ja W ovat rillisiä, likkausta i voida määritllä, koska graafissa solmujoukko i voi olla tyhjä. Vastaavasti rngassummaa i voida määritllä, jos E = F. Jos kuitnkin graafin määritlmää laajnnttaisiin niin, ttä nollagraafia pidttäisiin graafina, kumpikin opraatio olisi mahdollinn. Määritlmän 1.32 opraatiot ovat kahdn graafin välisiä opraatioita. Kaikki kolm opraatiota ovat vaihdannaisia ja liitännäisiä. 45

Määritlmä 1.33 (solmun poisto) Jos v on vähintään kaksisolmuisn graafin G = (V, E) solmu, niin G v on solmujoukon V \ {v} indusoima graafin G aligraafi. 46

Määritlmä 1.33 (solmun poisto) Jos v on vähintään kaksisolmuisn graafin G = (V, E) solmu, niin G v on solmujoukon V \ {v} indusoima graafin G aligraafi. Määritlmä 1.34 (särmän poisto) Jos on graafin G = (V, E) särmä, niin G = (V, E \ {}). 46

Määritlmä 1.33 (solmun poisto) Jos v on vähintään kaksisolmuisn graafin G = (V, E) solmu, niin G v on solmujoukon V \ {v} indusoima graafin G aligraafi. Määritlmä 1.34 (särmän poisto) Jos on graafin G = (V, E) särmä, niin G = (V, E \ {}). Määritlmä 1.35 (särmän lisäys) Jos u ja v ovat graafin G = (V, E) solmuja ja = {u, v}, niin G + = (V, E {}). 46

Määritlmä 1.33 (solmun poisto) Jos v on vähintään kaksisolmuisn graafin G = (V, E) solmu, niin G v on solmujoukon V \ {v} indusoima graafin G aligraafi. Määritlmä 1.34 (särmän poisto) Jos on graafin G = (V, E) särmä, niin G = (V, E \ {}). Määritlmä 1.35 (särmän lisäys) Jos u ja v ovat graafin G = (V, E) solmuja ja = {u, v}, niin G + = (V, E {}). Koska usampia solmuja tai särmiä poistttassa (lisättässä) poistamisjärjstyksllä (lisäämisjärjstyksllä) i ol mrkitystä, mrkintöjä G {v 1, v 2,..., v n } ja G { 1, 2,..., n } (G + { 1, 2,..., n }) voidaan käyttää tarkoittamaan, ttä solmuja tai särmiä poisttaan (lisätään) usampia. 46

G: v 1 1 v 2 G - v : 2 v 1 G - v 4 : v 1 1 v 2 2 3 4 2 2 3 v 3 v 4 v 3 v 4 v 3 G - 1 : G - 3 : G + 1 5 : 1 v 1 v 2 v 1 v 2 v 1 v 2 3 2 3 4 2 4 2 4 v 3 v 4 v 3 v 4 v 3 v 4 5 Kuva 1.27. Muutama yhtn graafiin liittyvä opraatio. 47

Määritlmä 1.36 Graafin G solmujn u ja v yhdistämisllä tarkoittaan opraatiota, jossa solmut u ja v korvataan uudlla solmulla w ja kaikki solmujn u ja v kautta kulkvat särmät asttaan kulkmaan solmun w kautta. 48

Määritlmä 1.36 Graafin G solmujn u ja v yhdistämisllä tarkoittaan opraatiota, jossa solmut u ja v korvataan uudlla solmulla w ja kaikki solmujn u ja v kautta kulkvat särmät asttaan kulkmaan solmun w kautta. Määritlmä 1.37 Särmän kutistamislla tarkoittaan opraatiota, jossa särmä nsin poisttaan ja sittn sn päätsolmut yhdisttään. Graafi G on kutistttavissa graafiksi H, jos H saadaan graafista G präkkäisillä särmin kutistusopraatioilla. 48

Esimrkki 1.12 Graafi G 1 on saatu graafista G yhdistämällä solmut v 3 ja v 4 ja graafi G 2 yhdistämällä solmut v 2 ja v 3. G: v 1 2 3 1 v 3 v 4 4 G 1 : 1 v 2 v 1 v 2 ( v 3, v 4 ) 2 3 G 2 : ( v 2, v 3 ) 4 3 v 1 2 1 4 v 4 Kuva 1.28a. Solmujn yhdistäminn. 49

50 Graafi G 3 puolstaan on saatu kutistamalla särmä 4 ja graafi G 4 kutistamalla särmä 3. Kutn havaitaan, vain tapauksssa G 3 tuloksna olva graafi on yksinkrtainn, vaikka alkupräinn graafi on yksinkrtainn. G: v 1 2 3 1 v 3 v 4 4 G 3 : 1 v 2 v 1 v 2 ( v 3, v 4 ) 2 3 G 4 : ( v 2, v 3 ) v 1 2 1 4 v 4 Kuva 1.28b. Särmän kutistaminn. Jos solmujn yhdistäminn ja särmän kutistus rajoittaan yksinkrtaisill graafill, niin tuloksista poisttaan luupit ja rinnakkaisista särmistä valitaan solmuparia kohti yksi.

1.8 Graafin sittäminn matriisin avulla Graafi voidaan sittää mm. virusmatriisin tai tapausmatriisin avulla. Määritlmä 1.38 Olkoon G = (V, E) yksinkrtainn n-solmuinn graafi. Mrkitään V = {v 1, v 2,..., v n }. Silloin graafin G virusmatriisi A on n n -matriisi, jossa 1, jos vi ja v j ovat virussolmuja, a i j = 0, muulloin. 51

52 G: v1 v2 v 3 v 4 0 1 0 1 1 0 1 0 A = 0 1 0 1 1 0 1 0 Kuva 1.29. Graafi G ja graafin G virusmatriisi A.

52 G: v1 v2 v 3 v 4 0 1 0 1 1 0 1 0 A = 0 1 0 1 1 0 1 0 Kuva 1.29. Graafi G ja graafin G virusmatriisi A. Yksinkrtaisn graafin virusmatriisi on symmtrinn, sn lävistäjäalkiot ovat nollia ja muut alkiot nollia tai ykkösiä.

53 Määritlmä 1.39 Olkoon G = (V, E) suuntaamaton n-solmuinn multigraafi. Mrkitään V = {v 1, v 2,..., v n }. Silloin graafin G virusmatriisi A on n n -matriisi, jossa a i j = solmujn v i ja v j välillä olvin särmin lukumäärä.

53 Määritlmä 1.39 Olkoon G = (V, E) suuntaamaton n-solmuinn multigraafi. Mrkitään V = {v 1, v 2,..., v n }. Silloin graafin G virusmatriisi A on n n -matriisi, jossa a i j = solmujn v i ja v j välillä olvin särmin lukumäärä. Suuntaamattoman multigraafin virusmatriisi on symmtrinn ja sn lävistäjäalkiot ovat nollia. G: v1 v2 v 3 v4 0 2 3 0 2 0 1 0 A = 3 1 0 4 0 0 4 0 Kuva 1.30. Multigraafi G ja graafin G virusmatriisi A.

Psudograafin virusmatriisi määritllään vastaavasti. Skin on symmtrinn, mutta sn kaikki lävistäjäalkiot ivät välttämättä ol nollia. G: v v 1 3 v v 2 4 1 2 3 0 2 0 1 0 A = 3 1 4 4 0 0 4 2 Kuva 1.31. Psudograafi G ja graafin G virusmatriisi A. 54

55 Määritlmä 1.40 Olkoon G = (V, E) suunnattu n-solmuinn multigraafi. Mrkitään V = {v 1, v 2,..., v n }. Silloin graafin G virusmatriisi A on n n -matriisi, jossa a i j = särmin lukumäärä solmusta v i solmuun v j.

55 Määritlmä 1.40 Olkoon G = (V, E) suunnattu n-solmuinn multigraafi. Mrkitään V = {v 1, v 2,..., v n }. Silloin graafin G virusmatriisi A on n n -matriisi, jossa a i j = särmin lukumäärä solmusta v i solmuun v j. Suunnatun graafin virusmatriisi i välttämättä ol symmtrinn ivätkä sn kaikki lävistäjäalkiot välttämättä ol nollia. G: v v 1 v 2 3 v4 0 1 0 0 0 1 0 0 A = 0 1 0 1 0 0 0 0 Kuva 1.32. Suunnattu graafi G ja graafin G virusmatriisi A.

Määritlmä 1.41 Olkoon G = (V, E) n-solmuinn m-särmäinn suuntaamaton graafi. Mrkitään V = {v 1,..., v n }, E = { 1,..., m }. Silloin graafin G tapausmatriisi C on sllainn n m -matriisi, jossa 1, jos särmä j kulk solmun v i kautta, c i j = 0, muulloin. 56

56 Määritlmä 1.41 Olkoon G = (V, E) n-solmuinn m-särmäinn suuntaamaton graafi. Mrkitään V = {v 1,..., v n }, E = { 1,..., m }. Silloin graafin G tapausmatriisi C on sllainn n m -matriisi, jossa 1, jos särmä j kulk solmun v i kautta, c i j = 0, muulloin. G: v v 1 3 1 3 2 v v 2 4 1 0 0 0 1 0 C = 0 1 1 1 0 1 Kuva 1.33. Suuntaamaton graafi G ja graafin G tapausmatriisi C.

Koska multigraafissa kukin särmä yhdistää kaksi ri solmua, multigraafin tapausmatriisin kunkin pystyrivin alkioidn summa on kaksi. Psudograafissa pystyrivin summa voi olla myös yksi. Multigraafin tapausmatriisin vaakarivin alkioidn summa antaa kysistä vaakariviä vastaavan solmun astn. Psudograafin astlukuja laskttassa on huomioitava, ttä kukin luuppi lisää tapausmatriisin vaakarivisummaa vain yhdllä. 57

58 1.9 Isomorfisuus Graafit, jotka ovat muutn samoja, paitsi ttä niidn solmut tai särmät on nimtty rilailla, voidaan usin samastaa. Tällaist graafit ovat isomorfisia. Määritlmä 1.42 Olkoot G 1 = (V 1, E 1 ) ja G 2 = (V 2, E 2 ) yksinkrtaisia graafja. Silloin graafja G 1 ja G 2 sanotaan isomorfisiksi, jos on olmassa sllainn kuvaus f : V 1 V 2, ttä (i) f on bijktio, (ii) f säilyttää solmujn virkkyydn, ts. kaikilla u, v V 1 pät: {u, v} E 1 {f (u), f (v)} E 2. Kuvausta f kutsutaan isomorfiakuvauksksi.

Esimrkki 1.13 Graafit G 1 ja G 2 ovat isomorfist. Isomorfiakuvaus f on nyt simrkiksi f (a) = 2, f (b) = 3, f (c) = 4 ja f (d) = 1. Slvästikin f on bijktio. Lisäksi f säilyttää solmujn virkkyydn, sillä graafin G 1 ja G 2 virusmatriisit ovat samat. G 1 : G 2 : a b 1 2 c d 3 4 A 1 = a b c d a 0 0 1 1 b 0 0 1 0 c 1 1 0 0 d 1 0 0 0 A 2 = 2 3 4 1 2 0 0 1 1 3 0 0 1 0 4 1 1 0 0 1 1 0 0 0 Kuva 1.34. Isomorfist graafit G 1 ja G 2 skä niidn virusmatriisit A 1 ja A 2. 59

Esimrkki 1.14 Graafit G 1 ja G 5 ovat ksknään isomorfisia. Samoin graafit G 3 ja G 6 ovat ksknään isomorfisia. Sn sijaan kolmisolmuinn graafi G 2 skä graafi G 4, jossa kolmn solmun ast on 2, ivät ol kuvan 1.35 minkään muun graafin kanssa isomorfisia. G 1 : G 2 : G 3 : G 4 : G 5 : G 6 : Kuva 1.35. Yksinkrtaisia graafja. 60

Multigraafin, psudograafin ja suunnattujn graafin isomorfisuus määritllään samaan tapaan. Virkkyydn säilyminn dllyttää lisäksi, ttä isomorfiakuvauksssa f myös särmin moninkrtaisuus/suunta säilyy. 61

61 Multigraafin, psudograafin ja suunnattujn graafin isomorfisuus määritllään samaan tapaan. Virkkyydn säilyminn dllyttää lisäksi, ttä isomorfiakuvauksssa f myös särmin moninkrtaisuus/suunta säilyy. Esimrkki 1.15 Graafit G 1 ja G 2 ivät ol isomorfisia, koska solmuilla on ri tuloastt. Sn sijaan vastaavat suuntaamattomat graafit G 3 ja G 4 ovat isomorfisia. G 1 : G 2 : G 3 : G 4 : Kuva 1.36. Kaksisolmuisia ja kaksisärmäisiä graafja.