Lisans. Ayrık Matematik Çizgeler. Konular. Tanım çizge: G = (V, E) Tanım. c T. Uyar, A. Yayımlı, E. Harmancı

Benzer belgeler
Lisans. Ayrık Matematik Tanıtlama. Kaba Kuvvet Yöntemi. Konular. Temel Kurallar

Lisans. Cebirsel Yapı

Lisans. Ayrık Matematik Yüklemler ve Kümeler. Konular. Tanım. Tanım çalışma evreni: U izin verilen seçenekler kümesi örnekler:

BMT 206 Ayrık Matematik. Yük. Müh. Köksal GÜNDOĞDU 1

ÇİZGE KURAMI KESİKLİ MATEMATİKSEL YAPILAR GÜZ

köşe (vertex) kenar (edg d e)

License. Veri Tabanı Sistemleri. Konular. Hareket Özellikleri. Tanım hareket: bir işin mantıksal bir birimi

Çizgeler (Graphs) Doç. Dr. Aybars UĞUR

Lisans. Meslek Ahlakı

Graf Veri Modeli. Düğümler kümesi. Kenarlar kümesi

Algoritma Geliştirme ve Veri Yapıları 10 Graf Veri Modeli. Mustafa Kemal Üniversitesi

BÖLÜM III: Şebeke Modelleri. Şebeke Kavramları. Şebeke Kavramları. Şebeke Kavramları. Yönlü Şebeke (Directed Network) Dal / ok

VERİ YAPILARI. GRAPH LAR Düzce Üniversitesi Teknoloji Fakültesi ÖĞR.GÖR.GÜNAY TEMÜR 1

GRAPH LAR Düzce Üniversitesi Teknoloji Fakültesi VERİ YAPILARI. Bilgisayar Mühendisliği ÖĞR.GÖR.GÜNAY TEMÜR 1

YZM ALGORİTMA ANALİZİ VE TASARIM DERS#9: AÇGÖZLÜ ALGORİTMALAR

Lisans. Ayrık Matematik. Konular. Önerme Örnekleri. Tanım önerme: doğru ya da yanlış olan bir bildirim cümlesi. Tanım

YZM 2116 Veri Yapıları

En Güzel Hediyesi Noel

YZM ALGORİTMA ANALİZİ VE TASARIM DERS#6: AZALT VE FETHET YÖNTEMİ

MAT223 AYRIK MATEMATİK

BBM Discrete Structures: Final Exam Date: , Time: 15:00-17:00

10.Hafta Minimum kapsayan ağaçlar Minimum spanning trees (MST)

License. Veri Tabanı Sistemleri. Konular büyük miktarda verinin etkin biçimde tutulması ve işlenmesi. Problem Kayıt Dosyaları

SINAV YÖNERGESİ. Numarası : CEVAP. Adı Soyadı : ANAHTARI A) 512 B) 513 C) 256 D) 1024 E) 1025 A) 252 B) 256 C) 3024 D) 126 E) =?

Lisans. Deskriptif Önermeler

3. Herhangi bir G çizgesi için aşağıdaki önermelerden hangi(ler)si her zaman doğrudur?

Dağların Kahramanı.

Azalt ve Fethet Algoritmaları

11.Hafta En kısa yollar I-II-III Devam. Negatif Ağırlıklı En Kısa Yollar Doğruluk Çözümleme

BMB204. Veri Yapıları Ders 11. Çizgeler (Graph) Erdinç Uzun NKÜ Çorlu Mühendislik Fakültesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

Genel Graf Üzerinde Mutlak 1-merkez

Algoritma Geliştirme ve Veri Yapıları 9 Ağaç Veri Modeli ve Uygulaması. Mustafa Kemal Üniversitesi

MAT223 AYRIK MATEMATİK

A GRUBU Noktaları adlandırılmış K 6 tam çizgesinin tam olarak 3 noktalı kaç tane alt çizgesi vardır? A) 9 B) 20 C) 24 D) 60 E) 160

2012 YGS MATEMATİK Soruları

Graflar - Çizgeler. Ders 9. Graflar ve Tanımlar

A GRUBU Her bir yüzü düzgün beşgen olan düzgün 12-yüzlünün kaç ayrıtı vardır? A) 30 B) 24 C) 12 D) 36 E) 48

MAT223 AYRIK MATEMATİK

T.C. Ölçme, Seçme ve Yerleştirme Merkezi

T.C. Ölçme, Seçme ve Yerleştirme Merkezi

kişi biri 4 kişilik, üçü ikişer kişilik 4 takıma kaç farklı şekilde ayrılabilir? (3150)

Algoritmalar. Çizge Algoritmaları. Bahar 2017 Doç. Dr. Suat Özdemir 1

ENDÜSTRİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ

1994 ÖYS. 6. x, y, z sıfırdan büyük birer tam sayı ve 2x+3y-z=94 olduğuna göre, x in en küçük değeri kaçtır?

Manisa Celal Bayar Üniversitesi Yazılım Mühendisliği Bölümü YZM Veri Yapıları Dersi. Proje#2

MAT223 AYRIK MATEMATİK

Anadolu Üniversitesi Endüstri Mühendisliği Bölümü İST328 Yöneylem Araştırması 2 Dersi Bahar Dönemi. Hazırlayan: Doç. Dr.

MAT223 AYRIK MATEMATİK

DOSYA ORGANİZASYONU. Ağaç Yapıları ÖZLEM AYDIN TRAKYA ÜNİVERSİTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

KÜTLE VE AĞIRLIK MERKEZİ

XII. Ulusal Matematik Olimpiyatı Birinci Aşama Sınavı

Tanım 8.1.1:Bir T (serbest) ağacı aşağıdaki özelliğisağlayan bir basit çizgedir: Tçizgesindeiki köşevvewise, bu durumdavd köşesinden w köşesine tek

License. Alan Adları

2. K 6 tam çizgesinde kaç farklı mükemmel eşleme vardır? 4. Düzlemsel kodu (planar code) olan ağacın kaç köşe noktası vardır?

ÜNİVERSİTEYE GİRİŞ SINAV SORULARI

Akademik Rapor Hazırlama ve Yazışma Teknikleri

Algoritma Geliştirme ve Veri Yapıları 2 Veri Modelleri. Mustafa Kemal Üniversitesi

UZAYDA VEKTÖRLER ve DOĞRU DÜZLEM

ÜNİTE 1: TEMEL KAVRAMLAR

EEM211 ELEKTRİK DEVRELERİ-I

SORULAR. 2. Noktaları adlandırılmamış 6 noktalı kaç ağaç vardır? Çizerek cevaplayınız.

3.2. DP Modellerinin Simpleks Yöntem ile Çözümü Primal Simpleks Yöntem

ARAÇ ROTALARININ EN KISA YOL ALGORİTMALARI KULLANILARAK BELİRLENMESİ VE.NET ORTAMINDA SİMÜLASYONU

Week 9: Trees 1. TREE KAVRAMI 3. İKİLİ AĞAÇ DİZİLİMİ 4. İKİLİ ARAMA AĞACI 2. İKİLİ AĞAÇ VE SUNUMU > =

Ağaç (Tree) Veri Modeli

9. SINIF Geometri TEMEL GEOMETRİK KAVRAMLAR

SERİMYA 2003 I. MATEMATİK YARIŞMASI I. AŞAMA SORULARI

Bölüm 6. Diziler (arrays) Temel kavramlar Tek boyutlu diziler Çok boyutlu diziler

7. BÖLÜM İÇ ÇARPIM UZAYLARI İÇ ÇARPIM UZAYLARI İÇ ÇARPIM UZAYLARI İÇ ÇARPIM UZAYLARI .= Genel: Vektörler bölümünde vektörel iç çarpım;

( ) (, ) Kombinasyon. Tanım: r n olmak üzere n elemanlı bir kümenin r elemanlı her alt kümesine bu n elemanın r li kombinasyonu denir.

ÖZDEĞERLER- ÖZVEKTÖRLER

Bölüm 7: Kilitlenme (Deadlocks)

Lineer Cebir. Doç. Dr. Niyazi ŞAHİN TOBB. İçerik: 1.1. Lineer Denklemlerin Tanımı 1.2. Lineer Denklem Sistemleri 1.3. Matrisler

Math 103 Lineer Cebir Dersi Ara Sınavı

İÇİNDEKİLER. Bölüm 2 CEBİR 43

YGS MATEMATİK SORULARI !+7! 6! 5! işleminin sonucu kaçtır? A) 24 B)32 C)42 D)48 E)56. ifadesinin eşiti hangisidir?

Çizge teorisi. 1736, Euler, Königsberg Köprüleri problemini çözdü

BIL222 Veri Yapıları ve Algoritmalar

Graf, noktalar yani diğer bir değişle düğümler ve bu noktaları birleştiren çizgiler yani ayrıtlar

Math 103 Lineer Cebir Dersi Final Sınavı

Matlab da Dizi ve Matrisler. Mustafa Coşar

Okul kantininde 6 değişik türde yemek vardır. İki değişik türlü yemek, yemek isteyen bir öğrenci kaç seçim yapabilir? A) 30 B) 15 C) 10 D) 6 E) 3

VEKTÖR SORULARI SORU 1 : ÇÖZÜM : A şıkkında bileşke kuvvet 3N - 2N = 1N dir. B şıkkında 3N - 1N = 2N dir. C şıkkında 3N + 2N = 5N dir.

İki-Kuvvet Elemanları Basit (2 Boyutlu) Kafesler Düğüm Noktaları Metodu ile Analiz Sıfır-Kuvvet Elemanları Kesme Metodu ile Analiz

ULAŞTIRMA MODELİ VE ÇEŞİTLİ ULAŞTIRMA MODELLERİ

TEMEL SAYMA KURALLARI

Küme temel olarak belli nesnelerin ya da elamanların bir araya gelmesi ile oluşur

İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ Bölüm 1 SAYILAR 11 Bölüm 2 KÜMELER 31 Bölüm 3 FONKSİYONLAR

YZM 2116 Veri Yapıları

6. Ali her gün cebinde kalan parasının (2009) a, b ve c farklı pozitif tamsayılar, 9. x, y, z pozitif gerçek sayılar,

İstenen Durum Olasılık Tüm Durum 12

Math 103 Lineer Cebir Dersi Final Sınavı

TORK VE DENGE. İçindekiler TORK VE DENGE 01 TORK VE DENGE 02 TORK VE DENGE 03 TORK VE DENGE 04. Torkun Tanımı ve Yönü

1. BÖLÜM Polinomlar BÖLÜM II. Dereceden Denklemler BÖLÜM II. Dereceden Eşitsizlikler BÖLÜM Parabol

SIERPINSKI ÇİZGELERİN OYUN KROMATİK VE OYUN RENK SAYILARI GAME CHROMATIC NUMBER AND GAME COLORING NUMBER OF SIERPINSKI GRAPHS

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MÜHENDİSLİK BİLİMLERİ DERGİSİ Cilt: 13 Sayı:1 sh.1-8 Ocak 2011

1. 4 kız ve 5 erkek öğrenci; a) kızların tümü bir arada olacak şekilde kaç türlü sıralanabilir?

YZM 2116 Veri Yapıları

İlkokulu - 3/ Sınıfı *** Matematik *** Geometrik şekiller - 3

TEMEL BAZI KAVRAMLAR. Uzay: İçinde yaşadığımız sonsuz boşluktur. Uzay, bir noktalar kümesidir. Uzay, bütün varlıkları içine alır.

Transkript:

Lisans Ayrık Matematik Çizgeler H. Turgut Uyar Ayşegül Gençata Yayımlı Emre Harmancı 2001-2013 You are free: to Share to copy, distribute and transmit the work to Remix to adapt the work c 2001-2013 T. Uyar, A. Yayımlı, E. Harmancı Under the following conditions: Attribution You must attribute the work in the manner specified by the author or licensor (but not in any way that suggests that they endorse you or your use of the work). Noncommercial You may not use this work for commercial purposes. Share Alike If you alter, transform, or build upon this work, you may distribute the resulting work only under the same or similar license to this one. Legal code (the full license): http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/ 1 / 160 2 / 160 Konular Çizgeler Giriş Bağlılık Düzlemsel Çizgeler Çizgelerde Arama Ağaçlar Giriş Köklü Ağaçlar İkili Ağaçlar Karar Ağaçları Ağırlıklı Çizgeler Giriş En Kısa Yol En Hafif Kapsayan Ağaç Çizgeler çizge: G = (V, E) V : düğüm kümesi E V V : ayrıt kümesi e = (v 1, v 2 ) E ise: v 1 ve v 2 düğümleri e ayrıtının uçdüğümleri e ayrıtı v 1 ve v 2 düğümlerine çakışık v 1 ve v 2 düğümleri bitişik hiçbir ayrıtın çakışmadığı düğüm: yalıtılmış düğüm 3 / 160 4 / 160 Çizge Örneği Yönlü Çizgeler V = {a, b, c, d, e, f } E = {(a, b), (a, c), (a, d), (a, e), (a, f ), (b, c), (d, e), (e, f )} yönlü çizge: D = (V, A) A V V : yay kümesi başlangıç ve bitiş düğümleri 5 / 160 6 / 160

Yönlü Çizge Örneği Çoklu Çizgeler koşut bağlı ayrıtlar: aynı iki düğüm arasındaki ayrıtlar tek-çevre: aynı düğümde başlayan ve sonlanan ayrıt yalın çizge: koşut bağlı ayrıt ya da tek-çevre içermeyen çizge çoklu çizge: yalın olmayan çizge 7 / 160 8 / 160 Çoklu Çizge Örneği Altçizge koşut bağlı ayrıtlar: (a, b) tek-çevre: (e, e) G = (V, E ) çizgesi G = (V, E) çizgesinin bir altçizgesi: V V E E (v 1, v 2 ) E v 1, v 2 V 9 / 160 10 / 160 Gösterilim Çakışıklık Matrisi Örneği çakışıklık matrisi: satırlara düğümler, sütunlara ayrıtlar ayrıt düğüme çakışıksa 1, değilse 0 bitişiklik matrisi: satırlara ve sütunlara düğümler hücrelere düğümler arasındaki ayrıt sayısı e 1 e 2 e 3 e 4 e 5 e 6 e 7 e 8 v 1 1 1 1 0 1 0 0 0 v 2 1 0 0 1 0 0 0 0 v 3 0 0 1 1 0 0 1 1 v 4 0 0 0 0 1 1 0 1 v 5 0 1 0 0 0 1 1 0 11 / 160 12 / 160

Bitişiklik Matrisi Örneği Bitişiklik Matrisi Örneği v 1 v 2 v 3 v 4 v 5 v 1 0 1 1 1 1 v 2 1 0 1 0 0 v 3 1 1 0 1 1 v 4 1 0 1 0 1 v 5 1 0 1 1 0 a b c d a 0 0 0 1 b 2 1 1 0 c 0 0 0 0 d 0 1 1 0 13 / 160 14 / 160 Kerte Kerte Örneği (yalın çizge) kerte: düğüme çakışan ayrıtların sayısı v i düğümünün kertesi d i olsun E = i d i 2 d a = 5 d b = 2 d c = 2 d d = 2 d e = 3 d f = 2 Toplam = 16 E = 8 15 / 160 16 / 160 Kerte Örneği Yönlü Çizgelerde Kerte (çoklu çizge) d a = 6 d b = 3 d c = 2 d d = 2 d e = 5 d f = 2 Toplam = 20 E = 10 kerte ikiye ayrılır i giriş kertesi: d v o çıkış kertesi: d v giriş kertesi 0 olan düğüm: kaynak çıkış kertesi 0 olan düğüm: kuyu v V d v i = v V d v o = A 17 / 160 18 / 160

Kerte Düzenli Çizgeler Yönsüz bir çizgede kertesi tek olan düğümlerin sayısı çifttir. Tanıt. t i : kertesi i olan düğümlerin sayısı 2 E = i d i = 1t 1 + 2t 2 + 3t 3 + 4t 4 + 5t 5 +... 2 E 2t 2 4t 4 = t 1 + t 3 + + 2t 3 + 4t 5 +... 2 E 2t 2 4t 4 2t 3 4t 5 = t 1 + t 3 + t 5 +... sol yan çift olduğuna göre sağ yan da çifttir düzenli çizge: bütün düğümlerin kertesi aynı n-düzenli: bütün düğümlerin kertesi n 19 / 160 20 / 160 Düzenli Çizge leri Tam Bağlı Çizgeler G = (V, E) çizgesi tam bağlı: v 1, v 2 V (v 1, v 2 ) E her düğüm çifti arasında ayrıt var K n : n düğümlü tam bağlı çizge 21 / 160 22 / 160 Tam Bağlı Çizge leri İki Parçalı Çizgeler (K 4 ) (K 5 ) G = (V, E) çizgesi iki parçalı: (v 1, v 2 ) E v 1 V 1 v 2 V 2 V 1 V 2 = V, V 1 V 2 = tam bağlı iki parçalı: v 1 V 1 v 2 V 2 (v 1, v 2 ) E K m,n : V 1 = m, V 2 = n 23 / 160 24 / 160

Tam Bağlı İki Parçalı Çizge leri İzomorfizm (K 2,3 ) (K 3,3 ) G = (V, E) ile G = (V, E ) çizgeleri izomorfik: f : V V (u, v) E (f (u), f (v)) E f birebir ve örten G ile G aynı şekilde çizilebilir 25 / 160 26 / 160 İzomorfizm Örneği İzomorfizm Örneği (Petersen çizgesi) f = {(a, d), (b, e), (c, b), (d, c), (e, a)} f = {(a, q), (b, v), (c, u), (d, y), (e, r), (f, w), (g, x), (h, t), (i, z), (j, s)} 27 / 160 28 / 160 Homeomorfizm Homeomorfizm Örneği G = (V, E) ile G = (V, E ) çizgeleri homeomorfik: E kümesindeki ayrıtlardan bazılarının ek düğümlerle bölünmüş olmaları dışında G and G çizgeleri izomorfik 29 / 160 30 / 160

Dolaşı Dolaşı Örneği dolaşı: bir başlangıç düğümünden (v 0 ) bir varış düğümüne (v n ) bir düğüm ve ayrıt sekansı v 0, e 1, v 1, e 2, v 2, e 3, v 3,..., e n 1, v n 1, e n, v n e i = (v i 1, v i ) ayrıtları yazmaya gerek yok uzunluk: dolaşıdaki ayrıt sayısı v 0 v n ise açık, v 0 = v n ise kapalı (c, b), (b, a), (a, d), (d, e), (e, f ), (f, a), (a, b) c, b, a, d, e, f, a, b uzunluk: 7 31 / 160 32 / 160 Gezi Gezi Örneği gezi: ayrıtların yinelenmediği dolaşı devre: kapalı gezi kapsayan gezi: çizgedeki bütün ayrıtlardan geçen gezi (c, b), (b, a), (a, e), (e, d), (d, a), (a, f ) c, b, a, e, d, a, f 33 / 160 34 / 160 Yol Yol Örneği yol: düğümlerin yinelenmediği dolaşı çevre: kapalı yol kapsayan yol: çizgedeki bütün düğümlere uğrayan yol (c, b), (b, a), (a, d), (d, e), (e, f ) c, b, a, d, e, f 35 / 160 36 / 160

Bağlılık Bağlı Bileşen Örneği bağlı çizge: her düğüm çifti arasında bir yol var bağlı olmayan bir çizge bağlı bileşenlere ayrılabilir çizge bağlı değil: a ile c arasında yol yok bağlı bileşenler: a, d, e b, c f 37 / 160 38 / 160 Uzaklık Uzaklık Örneği v i ile v j düğümleri arasındaki uzaklık: v i ile v j arasındaki en kısa yolun uzunluğu çap: çizgedeki en büyük uzaklık a ile e düğümlerinin uzaklığı: 2 çap: 3 39 / 160 40 / 160 Kesitleme Noktası Kesitleme Noktası Örneği G v: G çizgesinden v düğümü ve ona çakışık bütün ayrıtların çıkarılmasıyla elde edilen çizge v düğümü G çizgesi için bir kesitleme noktası: G bağlı ama G v bağlı değil G G d 41 / 160 42 / 160

Yönlü Dolaşılar Zayıf Bağlı Çizge yönsüz çizgelerle aynı yayların yönleri gözardı edilirse: yarı-dolaşı, yarı-gezi, yarı-yol zayıf bağlı: her düğüm çifti arasında bir yarı-yol var 43 / 160 44 / 160 Tek-Yönlü Bağlı Çizge Güçlü Bağlı Çizge tek-yönlü bağlı: her düğüm çifti arasında birinden diğerine yol var güçlü bağlı: her düğüm çifti arasında her iki yönde yol var 45 / 160 46 / 160 Königsberg Köprüleri Geçit Veren Çizge G geçit verir: G üzerinde kapsayan bir gezi düzenlenebilir bütün köprülerden bir kere geçilerek başlangıç noktasına dönülebilir mi? 47 / 160 48 / 160

Geçit Veren Çizge Geçit Veren Çizge Örneği kertesi tek olan bir düğüm varsa gezinin ya başlangıç düğümü ya da varış düğümü olmalı başlangıç düğümü ve varış düğümü dışındaki bütün düğümlerin kerteleri çift olmalı a, b ve c düğümlerinin kerteleri çift d ve e düğümlerinin kerteleri tek d düğümünden başlayıp e düğümünde biten (ya da tersi) bir kapsayan gezi oluşturulabilir: d, b, a, c, e, d, c, b, e 49 / 160 50 / 160 Königsberg Köprüleri Euler Çizgeleri Euler çizgesi: kapalı, kapsayan bir gezi düzenlenebilen çizge G bir Euler çizgesi G deki bütün düğümlerin kerteleri çift bütün düğümlerin kerteleri tek: geçit vermez 51 / 160 52 / 160 Euler Çizgesi leri Hamilton Çizgeleri (Euler çizgesi) (Euler çizgesi değil) Hamilton çizgesi: kapalı, kapsayan bir yol düzenlenebilen çizge 53 / 160 54 / 160

Hamilton Çizgesi leri Bağlantı Matrisi (Hamilton çizgesi) (Hamilton çizgesi değil) çizgenin bitişiklik matrisi A ise A k matrisinin (i, j) elemanı i. düğüm ile j. düğüm arasındaki k uzunluklu dolaşıların sayısını gösterir n düğümlü yönsüz bir çizgede iki düğüm arasındaki uzaklık en fazla n 1 olabilir bağlantı matrisi: C = A 1 + A 2 + A 3 + + A n 1 bütün elemanlar sıfırdan farklı ise çizge bağlıdır 55 / 160 56 / 160 Warshall Algoritması Warshall Algoritması Örneği düğümler arasındaki dolaşıların sayısı yerine dolaşı olup olmadığını belirlemek daha kolay sırayla her düğüm için: o düğüme gelinebilen düğümlerden (matriste o sütunda 1 olan satırlardan) o düğümden gidilebilen düğümlere (matriste o satırda 1 olan sütunlara) a b c d a 0 1 0 0 b 0 1 0 0 c 0 0 0 1 d 1 0 1 0 57 / 160 58 / 160 Warshall Algoritması Örneği Warshall Algoritması Örneği a b c d a 0 1 0 0 b 0 1 0 0 c 0 0 0 1 d 1 1 1 0 a b c d a 0 1 0 0 b 0 1 0 0 c 0 0 0 1 d 1 1 1 0 59 / 160 60 / 160

Warshall Algoritması Örneği Warshall Algoritması Örneği a b c d a 0 1 0 0 b 0 1 0 0 c 0 0 0 1 d 1 1 1 1 a b c d a 0 1 0 0 b 0 1 0 0 c 1 1 1 1 d 1 1 1 1 61 / 160 62 / 160 Düzlemsel Çizgeler Düzlemsel Çizge Örneği (K 4 ) Ayrıtları kesişmeyecek şekilde bir düzleme çizilebilen bir çizge düzlemseldir. G çizgesinin bir haritası: G çizgesinin düzlemsel bir çizimi 63 / 160 64 / 160 Bölgeler Bölge Örneği bir harita düzlemi bölgelere ayırır bir bölgenin kertesi: bölgeyi çevreleyen kapalı gezinin uzunluğu r i bölgesinin kertesi d ri olsun E = i d r i 2 d r1 = 3 (abda) d r2 = 3 (bcdb) d r3 = 5 (cdefec) d r4 = 4 (abcea) d r5 = 3 (adea) r d r = 18 E = 9 65 / 160 66 / 160

Euler Formülü Euler Formülü Örneği (Euler Formülü) G = (V, E) bağlı, düzlemsel bir çizge olsun ve R bu çizgenin bir haritasındaki bölgeler kümesi olsun: V E + R = 2 V = 6, E = 9, R = 5 67 / 160 68 / 160 Düzlemsel Çizge leri Düzlemsel Çizge leri G = (V, E) bağlı, düzlemsel bir çizge olsun ve V 3 olsun: E 3 V 6 Tanıt. bölge kertelerinin toplamı: 2 E bir bölgenin kertesi en az 3 2 E 3 R R 2 3 E V E + R = 2 V E + 2 3 E 2 V 1 3 E 2 3 V E 6 E 3 V 6 G = (V, E) bağlı, düzlemsel bir çizge olsun ve V 3 olsun: v V d v 5 Tanıt. v V d v 6 olsun 2 E 6 V E 3 V E > 3 V 6 69 / 160 70 / 160 Düzlemsel Olmayan Çizgeler Düzlemsel Olmayan Çizgeler K 5 düzlemsel değildir. Tanıt. K 3,3 düzlemsel değildir. Tanıt. V = 6, E = 9 V = 5 düzlemsel ise R = 5 olmalı 3 V 6 = 3 5 6 = 9 E 9 olmalı ama E = 10 bir bölgenin kertesi en az 4 r R d r 20 E 10 olmalı ama E = 9 71 / 160 72 / 160

Kuratowski i Platon Cisimleri G nin K 5 ya da K 3,3 e homeomorfik bir altçizgesi var. G düzlemsel değil. düzgün çokyüzlü: bütün yüzleri birbirinin eşi düzgün çokgenler olan üç boyutlu cisim bir düzgün çokyüzlünün iki boyutlu düzleme izdüşümü düzlemsel bir çizgedir her köşe bir düğüm her kenar bir ayrıt her yüz bir bölge 73 / 160 74 / 160 Platon Cisimleri Platon Cisimleri (küp) v: düğüm (köşe) sayısı e: ayrıt (kenar) sayısı r: bölge (yüz) sayısı n: bir köşede birleşen yüz sayısı (düğüm kertesi) m: bir yüzü çevreleyen ayrıt sayısı (bölge kertesi) m, n 3 2e = n v 2e = m r 75 / 160 76 / 160 Platon Cisimleri Tetrahedron - Düzgün Dört Yüzlü Euler formülünden: 2 = v e + r = 2e n e + 2e ( 2m mn + 2n ) m = e > 0 mn e, m, n > 0: 2m mn + 2n > 0 mn 2m 2n < 0 mn 2m 2n + 4 < 4 (m 2)(n 2) < 4 bu eşitsizliği sağlayan değerler: 1. m = 3, n = 3 2. m = 4, n = 3 3. m = 3, n = 4 4. m = 5, n = 3 5. m = 3, n = 5 m = 3, n = 3 77 / 160 78 / 160

Hexahedron - Düzgün Altı Yüzlü Octahedron - Düzgün Sekiz Yüzlü m = 4, n = 3 m = 3, n = 4 79 / 160 80 / 160 Dodecahedron - Düzgün Oniki Yüzlü Icosahedron - Düzgün Yirmi Yüzlü m = 3, n = 5 m = 5, n = 3 81 / 160 82 / 160 Çizge Boyama Çizge Boyama Örneği G = (V, E) çizgesi için bir düzgün boyama: f : V C C bir renk kümesi (v i, v j ) E f (v i ) f (v j ) C en küçük olacak şekilde kimyasal maddeler üreten bir firma bazı maddeler birlikte tutulamıyor birbiriyle tutulamayan maddeler farklı alanlara depolanmalı en az sayıda depo alanı kullanılacak şekilde maddeleri depola 83 / 160 84 / 160

Çizge Boyama Örneği Çizge Boyama Örneği her madde bir düğüm birlikte tutulamayan maddeler bitişik 85 / 160 86 / 160 Çizge Boyama Örneği Çizge Boyama Örneği 87 / 160 88 / 160 Çizge Boyama Örneği Kromatik Sayı G çizgesinin kromatik sayısı: χ(g) G çizgesini boyamak için gerekli en az renk sayısı χ(g) nin hesaplanması çok zor bir problem χ(k n ) = n 89 / 160 90 / 160

Kromatik Sayı Örneği Çizge Boyama Örneği (Herschel çizgesi) (Sudoku) her hücre bir düğüm aynı satırdaki hücreler bitişik aynı sütundaki hücreler bitişik aynı 3 3 lük bloktaki hücreler bitişik her rakam bir renk kromatik sayı: 2 problem: kısmen boyalı bir çizgenin düzgün boyanması 91 / 160 92 / 160 Bölge Boyama Çizgelerde Arama bir haritayı bitişik bölgelere farklı renkler atayacak şekilde boyama (Dört Renk i) Bir haritadaki bölgeleri boyamak için dört renk yeterlidir. G = (V, E) çizgesinin düğümlerinin v 1 düğümünden başlanarak aranması derinlemesine enlemesine 93 / 160 94 / 160 Derinlemesine Arama Enlemesine Arama 1. v v 1, T =, D = {v 1 } 2. 2 i V içinde (v, v i ) E ve v i / D olacak şekilde en küçük i yi bul böyle bir i yoksa: 3. adıma git varsa: T = T {(v, v i )}, D = D {v i }, v v i, 2. adıma git 3. v = v 1 ise sonuç T 4. v v 1 ise v parent(v), 2. adıma git 1. T =, D = {v 1 }, Q = (v 1 ) 2. Q boş ise: sonuç T 3. Q boş değilse: v front(q), Q Q v 2 i V için (v, v i ) E ayrıtlarına bak: v i / D ise: Q = Q + v i, T = T {(v, v i )}, D = D {v i } 3. adıma git 95 / 160 96 / 160

Kaynaklar Ağaç Okunacak: Grimaldi Chapter 11: An Introduction to Graph Theory Chapter 7: Relations: The Second Time Around 7.2. Computer Recognition: Zero-One Matrices and Directed Graphs ağaç: çevre içermeyen, bağlı çizge orman: bağlı bileşenleri ağaçlar olan çizge 97 / 160 98 / 160 Ağaç leri Ağaç leri Bir ağaçta herhangi iki farklı düğüm arasında bir ve yalnız bir yol vardır. ağaç bağlı olduğu için en az bir yol vardır birden fazla yol olsaydı çevre oluştururlardı 99 / 160 100 / 160 Ağaç leri Ağaç leri T = (V, E) bir ağaç olsun: E = V 1 tanıt yöntemi: ayrıt sayısı üzerinden tümevarım Tanıt: taban adımı E = 0 V = 1 E = 1 V = 2 E = 2 V = 3 E k için E = V 1 varsayalım 101 / 160 102 / 160

Ağaç leri Ağaç leri Tanıt: tümevarım adımı. E = k + 1 Bir ağaçta kertesi 1 olan en az iki düğüm vardır. (y, z) ayrıtını çıkaralım: T 1 = (V 1, E 1 ), T 2 = (V 2, E 2 ) V = V 1 + V 2 = E 1 + 1 + E 2 + 1 = ( E 1 + E 2 + 1) + 1 = E + 1 Tanıt. 2 E = v V d v kertesi 1 olan tek bir düğüm olduğunu varsayalım: 2 E 2( V 1) + 1 2 E 2 V 1 E V 1 2 > V 1 103 / 160 104 / 160 Ağaç leri Ağaç leri T bir ağaçtır (bağlıdır ve çevre içermez). T de her düğüm çifti arasında bir ve yalnız bir yol vardır. T bağlıdır ama herhangi bir ayrıt çıkarılırsa artık bağlı olmaz. T çevre içermez ama herhangi iki düğüm arasına bir ayrıt eklenirse bir ve yalnız bir çevre oluşur. T bir ağaçtır (T bağlıdır ve çevre içermez.) T bağlıdır ve E = V 1. T çevre içermez ve E = V 1. 105 / 160 106 / 160 Köklü Ağaç Düğüm Düzeyleri düğümler arasında hiyerarşi tanımlanır hiyerarşi ayrıtlara doğal bir yön verir giriş ve çıkış kerteleri giriş kertesi 0 olan düğüm: kök çıkış kertesi 0 olan düğümler: yaprak yaprak olmayan düğümler: içdüğüm bir düğümün düzeyi: düğümün köke olan uzaklığı anne: bir üst düzeydeki bitişik düğüm çocuk: bir alt düzeydeki bitişik düğümler kardeş: aynı annenin çocuğu olan düğümler 107 / 160 108 / 160

Köklü Ağaç Örneği Köklü Ağaç Örneği kök: r yapraklar: x y z u v içdüğümler: r p n t s q w y düğümünün annesi: w w düğümünün çocukları: y ve z y ve z kardeş Kitap B1 B2 B3 B1.1 B1.2 B3.1 B3.2 B3.2.1 B3.2.2 B3.3 109 / 160 110 / 160 Sıralı Köklü Ağaç Sözlük Sırası kardeş düğümler soldan sağa doğru sıralanır evrensel adresleme sistemi köke 0 adresini ver 1. düzeydeki düğümlere soldan sağa doğru sırayla 1, 2, 3,... adreslerini ver v düğümünün adresi a ise, v düğümünün çocuklarına soldan sağa doğru sırayla a.1, a.2, a.3,... adreslerini ver b ve c iki adres olsun. b nin c den önce gelmesi için aşağıdakilerden biri sağlanmalı: 1. b = a 1 a 2... a m x 1... c = a 1 a 2... a m x 2... x 1 x 2 den önce gelir 2. b = a 1 a 2... a m c = a 1 a 2... a m a m+1... 111 / 160 112 / 160 Sözlük Sırası Örneği İkili Ağaçlar 0-1 - 1.1-1.2-1.2.1-1.2.2-1.2.3-1.2.3.1-1.2.3.2-1.3-1.4-2 - 2.1-2.2-2.2.1-3 - 3.1-3.2 T = (V, E) bir ikili ağaç: v V d v o {0, 1, 2} T = (V, E) bir tam ikili ağaç: v V d v o {0, 2} 113 / 160 114 / 160

İşlem Ağacı İşlem Ağacı leri bir ikili işlem bir ikili ağaçla temsil edilebilir kökte işleç, çocuklarda işlenenler (7 a) (a + b) her matematiksel ifade bir ağaçla temsil edilebilir içdüğümlerde işleçler, yapraklarda değişkenler ve değerler 115 / 160 116 / 160 İşlem Ağacı leri İşlem Ağacı leri ((7 a)/5) ((a + b) 3) (((7 a)/5) ((a + b) 3)) 117 / 160 118 / 160 İşlem Ağacı leri İşlem Ağacında Geçişler (t + (u v)/(w + x y z)) 1. içek geçişi: sol altağacı tara, köke uğra, sağ altağacı tara 2. önek geçişi: köke uğra, sol altağacı tara, sağ altağacı tara 3. sonek geçişi: sol altağacı tara, sağ altağacı tara, köke uğra ters Polonyalı gösterilimi 119 / 160 120 / 160

İçek Geçişi Örneği Önek Geçişi Örneği t + u v / w + x y z + t / u v + w x y z 121 / 160 122 / 160 Sonek Geçişi Örneği İşlem Ağacının Değerlendirilmesi içek geçişinde öncelik için parantez gerekir t u v w x y z + / + önek ve sonek geçişlerinde parantez gerekmez 123 / 160 124 / 160 Sonek Değerlendirme Örneği Düzenli Ağaç (t u v w x y z + / +) 4 2 3 1 9 2 3 + / + 4 2 3 4 6 1 9 2 3 4 6 1 9 8 4 6 1 1 + 4 6 2 / 4 3 + 7 T = (V, E) bir m-li ağaç: v V d v o m T = (V, E) bir tam m-li ağaç: v V d v o {0, m} 125 / 160 126 / 160

Düzenli Ağaç i Düzenli Ağaç leri T = (V, E) bir tam m li ağaç olsun. n: düğüm sayısı l: yaprak sayısı i: içdüğüm sayısı O halde: n = m i + 1 l = n i = m i + 1 i = (m 1) i + 1 27 oyuncunun katıldığı bir tenis turnuvasında kaç maç oynanır? her oyuncu bir yaprak: l = 27 her maç bir içdüğüm: m = 2 maç sayısı: i = l 1 m 1 = 27 1 2 1 = 26 i = l 1 m 1 127 / 160 128 / 160 Düzenli Ağaç leri Karar Ağaçları 25 adet elektrikli aygıtı 4 lü uzatmalarla tek bir prize bağlamak için kaç uzatma gerekir? her aygıt bir yaprak: l = 25 her uzatma bir içdüğüm: m = 4 uzatma sayısı: i = l 1 m 1 = 25 1 4 1 = 8 8 madeni paranın biri sahte (daha ağır) bir teraziyle sahtenin hangisi olduğu bulunacak 129 / 160 130 / 160 Karar Ağaçları Karar Ağaçları (3 tartmada bulma) (2 tartmada bulma) 131 / 160 132 / 160

Kaynaklar Ağırlıklı Çizgeler Okunacak: Grimaldi Chapter 12: Trees 12.1. Definitions and Examples 12.2. Rooted Trees ayrıtlara etiket atanabilir: ağırlık, uzunluk, maliyet, gecikme, olasılık,... 133 / 160 134 / 160 En Kısa Yol Dijkstra Algoritması Örneği (başlangıç) başlangıç: c bir düğümden bütün diğer düğümlere en kısa yolları bulma: Dijkstra algoritması a (, ) b (, ) c (0, ) f (, ) g (, ) h (, ) 135 / 160 136 / 160 Dijkstra Algoritması Örneği (c düğümünden - taban uzaklık=0) c f : 6, 6 < c h : 11, 11 < a (, ) b (, ) c (0, ) f (6, cf ) g (, ) h (11, ch) en yakın düğüm: f Dijkstra Algoritması Örneği (f düğümünden - taban uzaklık=6) f a : 6 + 11, 17 < f g : 6 + 9, 15 < f h : 6 + 4, 10 < 11 a (17, cfa) b (, ) c (0, ) f (6, cf ) g (15, cfg) h (10, cfh) en yakın düğüm: h 137 / 160 138 / 160

Dijkstra Algoritması Örneği Dijkstra Algoritması Örneği (h düğümünden - taban uzaklık=10) h a : 10 + 11, 21 17 h g : 10 + 4, 14 < 15 a (17, cfa) b (, ) c (0, ) f (6, cf ) g (14, cfhg) h (10, cfh) en yakın düğüm: g (g düğümünden - taban uzaklık=14) g a : 14 + 17, 31 17 a (17, cfa) b (, ) c (0, ) f (6, cf ) g (14, cfhg) h (10, cfh) en yakın düğüm: a 139 / 160 140 / 160 Dijkstra Algoritması Örneği En Hafif Kapsayan Ağaç (a düğümünden - taban uzaklık=17) a b : 17 + 5, 22 < a (17, cfa) b (22, cfab) c (0, ) f (6, cf ) g (14, cfhg) h (10, cfh) kapsayan ağaç: çizgenin bütün düğümlerini içeren, ağaç özellikleri taşıyan bir altçizgesi en hafif kapsayan ağaç: ayrıt ağırlıklarının toplamının en az olduğu kapsayan ağaç son düğüm: b 141 / 160 142 / 160 Kruskal Algoritması Kruskal Algoritması Örneği Kruskal algoritması 1. i 1, e 1 E, wt(e 1 ) minimum 2. 1 i n 2 için: şu ana kadar seçilen ayrıtlar e 1, e 2,..., e i ise kalan ayrıtlardan öyle bir e i+1 seç ki: wt(e i+1 ) minimum olsun e 1, e 2,..., e i, e i+1 altçizgesi çevre içermesin 3. i i + 1 i = n 1 e 1, e 2,..., e n 1 ayrıtlarından oluşan G altçizgesi bir en hafif kapsayan ağaçtır i < n 1 2. adıma git (başlangıç) i 1 en düşük ağırlık: 1 (e, g) T = {(e, g)} 143 / 160 144 / 160

Kruskal Algoritması Örneği Kruskal Algoritması Örneği (1 < 6) (2 < 6) en düşük ağırlık: 2 (d, e), (d, f ), (f, g) T = {(e, g), (d, f )} i 2 en düşük ağırlık: 2 (d, e), (f, g) T = {(e, g), (d, f ), (d, e)} i 3 145 / 160 146 / 160 Kruskal Algoritması Örneği Kruskal Algoritması Örneği (3 < 6) (4 < 6) en düşük ağırlık: 2 (f, g) çevre oluşturuyor en düşük ağırlık: 3 (c, e), (c, g), (d, g) (d, g) çevre oluşturuyor T = {(e, g), (d, f ), (d, e), (c, e)} i 4 T = { (e, g), (d, f ), (d, e), (c, e), (b, e) } i 5 147 / 160 148 / 160 Kruskal Algoritması Örneği Kruskal Algoritması Örneği (5 < 6) (6 6) T = { (e, g), (d, f ), (d, e), (c, e), (b, e), (a, b) } i 6 toplam ağırlık: 17 149 / 160 150 / 160

Prim Algoritması Prim Algoritması Örneği Prim algoritması 1. i 1, v 1 V, P = {v 1 }, N = V {v 1 }, T = 2. 1 i n 1 için: P = {v 1, v 2,..., v i }, T = {e 1, e 2,..., e i 1 }, N = V P öyle bir v i+1 N düğümü seç ki, bir x P düğümü için e = (x, v i+1 ) / T, wt(e) minimum olsun P P + {v i+1 }, N N {v i+1 }, T T + {e} 3. i i + 1 i = n e 1, e 2,..., e n 1 ayrıtlarından oluşan G altçizgesi bir en hafif kapsayan ağaçtır i < n 2. adıma git (başlangıç) i 1 P = {a} N = {b, c, d, e, f, g} T = 151 / 160 152 / 160 Prim Algoritması Örneği Prim Algoritması Örneği (1 < 7) (2 < 7) T = {(a, b)} P = {a, b} N = {c, d, e, f, g} i 2 T = {(a, b), (b, e)} P = {a, b, e} N = {c, d, f, g} i 3 153 / 160 154 / 160 Prim Algoritması Örneği Prim Algoritması Örneği (3 < 7) (4 < 7) T = {(a, b), (b, e), (e, g)} P = {a, b, e, g} N = {c, d, f } i 4 T = {(a, b), (b, e), (e, g), (d, e)} P = {a, b, e, g, d} N = {c, f } i 5 155 / 160 156 / 160

Prim Algoritması Örneği Prim Algoritması Örneği (5 < 7) (6 < 7) T = { (a, b), (b, e), (e, g), (d, e), (f, g) } P = {a, b, e, g, d, f } N = {c} i 6 T = { (a, b), (b, e), (e, g), (d, e), (f, g), (c, g) } P = {a, b, e, g, d, f, c} N = i 7 157 / 160 158 / 160 Prim Algoritması Örneği Kaynaklar (7 7) toplam ağırlık: 17 Okunacak: Grimaldi Chapter 13: Optimization and Matching 13.1. Dijkstra s Shortest Path Algorithm 13.2. Minimal Spanning Trees: The Algorithms of Kruskal and Prim 159 / 160 160 / 160