Кіріспе
PQ ағашы – 1976 жылы Келлог С. Бут және Джордж С. Лукер ашқан және атаған, элементтер жиынтығындағы пермутациялар отбасын көрсететін ағаш негізді дерек құрылымы. Бұл тамырланған, белгіленген ағаш, онда әрбір элемент жапырақ түйіндерінің бірі арқылы бейнеленеді, ал әрбір жапырақ емес түйін P немесе Q деп белгіленеді. P түйінінде кем дегенде екі бала болуы керек, ал Q түйінінде кем дегенде үш бала болуы керек. PQ ағашы өзінің пермутацияларын түйіндерінің балаларын рұқсат етілген тәртіппен өзгерту арқылы көрсетеді. P түйінінің балаларын кез келген тәртіпте қайта реттеуге болады. Q түйінінің балаларын кері тәртіппен қоюға болады, бірақ басқаша қайта реттеуге болмайды. PQ ағашы осы екі операцияның кез келген тізбегі арқылы қол жеткізілетін барлық жапырақ түйіндерінің тәртібін көрсетеді. Көптеген P және Q түйіндері бар PQ ағашы барлық мүмкін тәртіптер жиынтығының күрделі кіші жиынтығын көрсете алады. Дегенмен, тәртіптердің әрбір жиынтығы осылай бейнелене бермейді; мысалы, егер тәртіп PQ ағашымен бейнеленсе, осы тәртіптің керісі де сол ағашпен бейнеленуі керек. PQ ағаштары әртүрлі шектеулерді қанағаттандыратын тәртіпті табу мақсатында қолданылады. Бұл мәселелерде тәртіп бойынша шектеулер PQ ағашының құрылымын тек қана шектеуді қанағаттандыратын тәртіптерді көрсететіндей етіп өзгерту арқылы бірінен соң бірі қосылады. PQ ағаштарының қолданылуы ДНК фрагменттерінен контиг карта жасау, бірізділік қасиеттері үшін матрицаны тексеру, аралық графтарды тану және графтың жазықтығын анықтауды қамтиды.
Мысалдар мен белгілер
Егер PQ ағашының барлық жапырақтары түбір P түйініне тікелей қосылса, онда барлық мүмкін реттелулерге рұқсат етіледі. Егер барлық жапырақтар түбір Q түйініне тікелей қосылған болса, онда тек бір рет және оның керісіне ғана рұқсат етіледі. Егер a, b, c түйіндері P түйініне қосылса, ал ол түйін P түбір түйініне қосылса, ал қалған барлық жапырақ түйіндері түбірге тікелей қосылған болса, онда a, b, c тізбектес болатын кез келген реттелуге рұқсат етіледі. Графикалық бейнелеу мүмкін болмаған жағдайда PQ ағаштары көбінесе ішкі жинақы тізімдер арқылы белгіленеді. Квадрат жақшалардың әр жұбы Q түйінін, ал дөңгелек жақшалардың әр жұбы P түйінін көрсетеді. Жапырақтар – тізімдердегі жақшасыз элементтер. Сол жақтағы сурет осы белгілеу арқылы [1 (2 3 4) 5] деп көрсетілген. Бұл PQ ағашы {1, 2, 3, 4, 5} жиынындағы келесі он екі өзгерісті білдіреді: 12345, 12435, 13245, 13425, 14235, 14325, 52341, 52431, 53241, 53421, 54231, 54321.
12345, 12435, 13245, 13425, 14235, 14325, 52341, 52431, 53241, 53421, 54231, 54321.
PC ағаштары
Вей Куан Ши және Вэнь Лян Хсу әзірлеген PC ағашы – PQ ағашының жақында жасалған, кеңейтілген түрі. PQ ағашы сияқты, ол ағаш жапырақтарында көрсетілген элементтермен ағаштағы түйіндерді қайта реттеу арқылы өзгерістерді бейнелейді. PQ ағашынан ерекшелігі, PC ағашы тамырсыз болып келеді. P деп белгіленген жапырақ емес түйіндерге іргелес түйіндер PQ ағашындағыдай кез келген ретпен орналастырылуы мүмкін, ал C деп белгіленген жапырақ емес түйіндерге іргелес түйіндер белгілі бір циклдық тәртіпке ие және осы тәртіпті кері қайтару арқылы ғана реттелген күйге келтіріледі. Осылайша, PC ағашы өзгерістердің жиынтығын ғана көрсете алады, онда жиынтықтағы кез келген дөңгелек өзгерісі немесе кері өзгерісі де болады. Дегенмен, n элементтен тұратын PQ ағашын n + 1 элементтен тұратын PC ағашымен модельдеуге болады, онда қосымша элемент PC ағашының тамыры ретінде қызмет етеді. PC ағаштарында жазықтық тексеру алгоритмін іске асыру үшін қажетті дерек құрылымдық операциялар PQ ағаштарындағы ұқсас операциялардан қарапайымрақ.