Кіріспе
Берілген графтың түйіндер тізбегін біріктіретін жиектер тізбегі – графтар отбасындағы жолдар деп аталады. Граф теориясында жол – бұл графтың шекті немесе шексіз жиектер тізбегі, көптеген анықтамалар бойынша олардың барлығы бір-бірінен өзгеше (және түйіндер өзгеше болғандықтан, жиектер де солай). Бағытталған графтың бағытталған жолы (кейде дипат деп аталады) – бұл әртүрлі түйіндер тізбегін біріктіретін жиектердің шекті немесе шексіз тізбегі, бірақ жиектердің бәрі бір бағытта бағытталған болуы керек деген қосымша талаппен. Жолдар – граф теориясының негізгі ұғымдары, олар көптеген граф теориясы оқулықтарының кіріспе бөлімдерінде сипатталған. Мысалы, қараңыз , , немесе графтардағы жолдарға қатысты озық алгоритмдік тақырыптарды қамтиды.
the family of graphs known as paths
In graph theory, a path in a graph is a finite or infinite sequence of edges which joins a sequence of vertices which, by most definitions, are all distinct (and since the vertices are distinct, so are the edges). A directed path (sometimes called dipath) in a directed graph is a finite or infinite sequence of edges which joins a sequence of distinct vertices, but with the added restriction that the edges be all directed in the same direction. Paths are fundamental concepts of graph theory, described in the introductory sections of most graph theory texts. See e. g. , , or cover more advanced algorithmic topics concerning paths in graphs.
Жүру, жол және жол
Жүру – бұл төбелер тізбесін байланыстыратын қабырғалардың шекті немесе шексіз тізбегі. 1=G = (V, E, ϕ) графигі болсын. Шекті жүру – бұл қабырғалар тізбегі (e1, e2, ..., en − 1), мұнда (v1, v2, ..., vn) төбелер тізбегі бар, яғни ϕ(ei) = {vi, vi + 1} 1=i=1, 2, ..., n − 1 үшін. (v1, v2, ..., vn) – жүру тізбегінің төбелері. Егер v1 = vn болса, онда жүру жабық, әйтпесе ашық. Шексіз жүру – бұл осы жерде сипатталғандай қабырғалардың тізбегі, бірақ бірінші немесе соңғы төбесі жоқ, ал жартылай шексіз жүру (немесе сәуле) бірінші төбесі бар, бірақ соңғы төбесі жоқ. Жол – бұл барлық қабырғалары әртүрлі болатын жүру. Пай (жол) – бұл барлық төбелері (сонымен қатар барлық қабырғалары) әртүрлі болатын жол. Егер 1=w = (e1, e2, ..., en − 1) – төбелер тізбегі (v1, v2, ..., vn) бар шекті жүру болса, онда w v1-ден vn-ге дейінгі жүру деп аталады. Сол сияқты, жол немесе пай үшін де осылай. Егер екі әртүрлі төбе арасында шекті жүру болса, онда олардың арасында шекті жол және шекті пай да болады. Кейбір авторлар пайдың барлық төбелері әртүрлі болуын талап етпейді, оның орнына барлық төбелері әртүрлі болатын мұндай пайды көрсету үшін «жасырау жол» (simple path) терминін қолданады. Салмақты график – графиктегі әрбір қабырғаға мән (салмақ) тағайындайды. Салмақты графиктегі жүрудің (немесе жолдың немесе пайдың) салмағы – өтілген қабырғалардың салмақтарының қосындысы. Кейде салмақ орнына құн немесе ұзындық сөздері қолданылады.
Бағытталған жүріс, бағытталған жол және бағытталған жол
Бағытталған жүріс – бұл бір бағытта бағытталған қабырғалардың тізбегін біріктіретін шекті немесе шексіз тізбек. 1=G = (V, E, ϕ) бағытталған граф болсын. Шекті бағытталған жүріс – бұл қабырғалар тізбегі (e1, e2, …, en − 1), мұнда 1 = ϕ(ei) = (vi, vi + 1) 1 = i = 1, 2, …, n − 1 үшін төбелер тізбегі (v1, v2, …, vn) бар. (v1, v2, …, vn) – бағытталған жүрістің төбелер тізбегі. Егер v1 = vn болса, бағытталған жүріс жабық, әйтпесе ол ашық болады. Шексіз бағытталған жүріс – бұл осы жерде сипатталған типтегі қабырғалардың тізбегі, бірақ бірінші немесе соңғы төбесі жоқ, ал жартылай шексіз бағытталған жүріс (немесе сәуле) бірінші төбесі бар, бірақ соңғы төбесі жоқ. Бағытталған жол – барлық қабырғалары ерекше болатын бағытталған жүріс. Бағытталған жол – барлық төбелері ерекше болатын бағытталған жол. Егер 1=w = (e1, e2, …, en − 1) – төбелер тізбегі (v1, v2, …, vn) бар шекті бағытталған жүріс болса, онда w v1-ден vn-ге дейінгі жүріс деп аталады. Сол сияқты бағытталған жол немесе жол үшін де осылай. Егер екі ерекше төбе арасында шекті бағытталған жүріс болса, онда олардың арасында шекті бағытталған жол және шекті бағытталған бағытталған жол да болады. "Жай бағытталған жол" – барлық төбелері ерекше болатын жол. Салмақты бағытталған граф әрбір қабырғасына мән (салмақ) тағайындайды. Салмақты бағытталған графтағы бағытталған жүрістің (немесе жолдың немесе бағытталған жолдың) салмағы – өтілген қабырғалардың салмақтарының қосындысы. Кейде салмақ орнына құн немесе ұзындық сөздері қолданылады.
Мысалдар
График, егер әрбір екі төбе арасында жол болса, байланысқан деп аталады. Бағытталған график, егер әрбір екі төбе арасында қарама-қарсы бағытталған жол болса, күшті байланысқан деп аталады. График қабырғалары екі тізбектің қатар орналасқан төбелерін қоспаса, онда ол жол индукциялық жол деп аталады. График барлық төбелерін қайталамайтын жол Гамильтондық жол деп аталады. Егер екі жолдың ортақ ішкі төбесі немесе қабырғасы болмаса, олар төбеге тәуелсіз (немесе ішкі төбесіне тәуелсіз) болады. Сол сияқты, егер екі жолдың ортақ қабырғасы болмаса, олар қабырғаға тәуелсіз (немесе қабырғалары ажыратылған) болады. Екі ішкі тәуелсіз жол қабырғаға тәуелсіз болады, бірақ керісіншесі міндетті түрде дұрыс емес. Графиктегі екі төбе арасындағы қашықтық – егер бар болса, олардың арасындағы ең қысқа жолдың ұзындығы, әйтпесе қашықтық шексіз болады. Байланысқан графиктің диаметрі – график төбелері арасындағы ең үлкен қашықтық (жоғарыда анықталған).
Жолдарды табу
Графтарда ең қысқа және ең ұзақ жолдарды табу үшін бірнеше алгоритмдер бар, бірақ бұл екі мәселенің арасындағы маңызды айырмашылық – ең қысқа жолды табу есептеу жағынан ең ұзақ жолды табудан әлдеқайда оңай. Дикстра алгоритмі бағытталған және бағытталмаған графтардағы, теріс емес жиек салмақтары бар (немесе жиек салмақтары жоқ) бастапқы төбеден басқа барлық төбелерге дейінгі ең қысқа жолдар тізімін анықтайды, ал Беллман-Форд алгоритмін теріс жиек салмақтары бар бағытталған графтарға қолдануға болады. Флойд-Уоршалл алгоритмі салмақталған бағытталған графтардағы барлық төбелер жұбы арасындағы ең қысқа жолдарды табу үшін қолданылады.
Жолды бөлу мәселесі
k жолды бөлу мәселесі — берілген графты ең көп дегені k ұзындығындағы, төбелері бірімен-бірі қиылыспайтын жолдардың ең кіші жиынтығына бөлу мәселесі.