Кіріспе
Графиктер теориясында, жарты жазықтықтағы график орналасуы – графиктерді кітапқа ендірудің жалпылама түрі, яғни бірдей шекаралық сызығы бар жарты жазықтықтар жиынтығына ендіру. Әдетте, графиктің төбелері осы шекаралық сызықта орналасады, бұл сызық омыртқа деп аталады, ал қабырғалары бір жарты жазықтықтың ішінде болуы тиіс. Графиктердің кітап қалыңдығы – графиктердің кез келген кітапқа ендірілуі үшін қажетті жарты жазықтықтардың ең аз саны. Кітап қалыңдығы беттік нөмір, қаптама нөмірі немесе сыртқы қалыңдық деп те аталады. Кітапқа ендірулер басқа да бірнеше график инварианттарын анықтау үшін қолданылады, оның ішінде беттік ені және кітапты кесіп өту саны. N төбесі бар кез келген графиктің кітап қалыңдығы ең көп дегенде болады, және бұл формула толық графиктер үшін нақты кітап қалыңдығын көрсетеді. Кітап қалыңдығы бірге тең болатын графиктер – сыртқы жазықтық графиктер. Кітап қалыңдығы ең көп дегенде екі болатын графиктер – субгамильтондық графиктер, олар әрқашан жазықтықта болады; жалпы алғанда, кез келген жазықтық графиктің кітап қалыңдығы ең көп дегенде төртке тең. Барлық кіші жабық графтар отбасылары, әсіресе шектелген ағаш ені немесе шектелген туыстығы бар графтар, сондай-ақ шектелген кітап қалыңдығына ие. Графиктердің нақты кітап қалыңдығын анықтау, кітаптың омыртқасы бойымен орналасқан төбелердің белгілі бір ретін білген жағдайда да, NP қиын мәселе болып табылады. Графиктердің үш беттік кітапқа ендірілуінің болуын тексеру, ендірудің тірегі бойымен төбелердің белгілі бір ретін ескере отырып, есептеу күрделілігі белгісіз: ол полиномиалдық уақытта шешілетіні немесе NP қиын екені әлі белгілі емес. Кітапқа ендіруді зерттеудің бастапқы себептерінің бірі VLSI дизайнындағы қолданыстарды қамтиды, онда кітапқа ендірудің төбелері схеманың компоненттерін, ал сымдар олардың арасындағы байланыстарды көрсетеді. Кітапқа ендірудің графиктерді суреттеуде де қолданыстары бар, онда графиктер, доғалық диаграммалар және дөңгелек орналасу сияқты екі стандартты визуализация стилін кітапқа ендіру арқылы құруға болады. Көліктік жоспарлауда, жол және көлік ағынының әртүрлі бастапқы және соңғы нүктелері, жол айырысында кездесіп, өзара әрекеттесетін нүктелері, математикалық тұрғыдан графиктердің төбелері ретінде модельделуі мүмкін, ал қабырғалары әртүрлі бастапқы-соңғы жұптарды байланыстырады. Бұл графиктің кітапқа ендірілуі трафиктің қиылыстан мүмкіндігінше аз сигнал фазасымен өтуіне мүмкіндік беретін кесте жасау үшін пайдаланылуы мүмкін. РНК-ның бүктелу құрылымына қатысты биоинформатикалық мәселелерде, бір беттік кітапқа ендіру нуклеин қышқылының екінші құрылымының классикалық формаларын, ал екі беттік кітапқа ендіру псевдотүйіндерді көрсетеді. Кітапқа ендірудің басқа да қолданыстары абстрактілі алгебра және түйін теориясын қамтиды.
In graph theory, a book embedding is a generalization of planar embedding of a graph to embeddings in a book, a collection of half planes all having the same line as their boundary. Usually, the vertices of the graph are required to lie on this boundary line, called the spine, and the edges are required to stay within a single half plane. The book thickness of a graph is the smallest possible number of half planes for any book embedding of the graph. Book thickness is also called pagenumber, stacknumber or fixed outerthickness. Book embeddings have also been used to define several other graph invariants including the pagewidth and book crossing number. Every graph with n vertices has book thickness at most , and this formula gives the exact book thickness for complete graphs. The graphs with book thickness one are the outerplanar graphs. The graphs with book thickness at most two are the subhamiltonian graphs, which are always planar; more generally, every planar graph has book thickness at most four. All minor closed graph families, and in particular the graphs with bounded treewidth or bounded genus, also have bounded book thickness. It is NP hard to determine the exact book thickness of a given graph, with or without knowing a fixed vertex ordering along the spine of the book. Testing the existence of a three page book embedding of a graph, given a fixed ordering of the vertices along the spine of the embedding, has unknown computational complexity: it is neither known to be solvable in polynomial time nor known to be NP hard. One of the original motivations for studying book embeddings involved applications in VLSI design, in which the vertices of a book embedding represent components of a circuit and the wires represent connections between them. Book embedding also has applications in graph drawing, where two of the standard visualization styles for graphs, arc diagrams and circular layouts, can be constructed using book embeddings. In transportation planning, the different sources and destinations of foot and vehicle traffic that meet and interact at a traffic light can be modeled mathematically as the vertices of a graph, with edges connecting different source destination pairs. A book embedding of this graph can be used to design a schedule that lets all the traffic move across the intersection with as few signal phases as possible. In bioinformatics problems involving the folding structure of RNA, single page book embeddings represent classical forms of nucleic acid secondary structure, and two page book embeddings represent pseudoknots. Other applications of book embeddings include abstract algebra and knot theory.
Тарих
Топологиялық кеңістік ретінде кітап ұғымын 1960 жылдары К.А. Персингер және Гейл Атнеозен анықтады. Осы жұмыстың бір бөлігі ретінде Атнеозен кітаптарға графтарды ендіруді қарастырды. Ол зерттеген ендірулер графтардың кез келген басқа топологиялық кеңістікке ендірілуімен бірдей анықтаманы қолданды: төбелер ерекше нүктелермен, қабырғалар қисықтармен бейнеленеді, ал екі қабырғаның қиылысуының жалғыз жолы – олардың ортақ нүктеде кездесуі. 1970 жылдардың басында Пол К. Кайнен және Л. Тейлор Оллман одан шектеулі ендіру түрін жасады, ол кейінгі зерттеулердің көп бөлігінде қолданылды. Олардың ұсынымында графтың төбелері кітаптың тірегімен орналасуы керек, ал әрбір қабырға бір бетке орналасуы керек. Кітапқа ендірудің кейінгі дамуындағы маңызды кезеңдердің бірі – 1980 жылдардың соңында Михалис Яннакакис жазық графтардың кітап қалыңдығы ең көп дегенде төрт екенін дәлелдегені. Ол бір ғана l сызығынан тұрады, ол кітаптың тірегі немесе арқасы деп аталады, сонымен қатар кітаптың беттері немесе жапырақтары деп аталатын бір немесе бірнеше жартылай жазықтықтар жиынтығы бар, олардың әрқайсысы тіректі шекара ретінде алады. Шекті беттері бар кітаптарды үш өлшемді кеңістікке ендіруге болады, мысалы, l сызығын карталық координаттар жүйесінің z осі ретінде таңдап, xz жазықтығына қатысты диэдр бұрышы A-ның бүтін еселігі болып табылатын k жартылай жазықтықты таңдау арқылы. G-ді B-ге ендіру – бұл G-ді B-ге ендіру графигін құрайтын кітап суреті. Яғни, бұл G-нің B-де қабырғалары қиылыспайтын кітап суреті. Кез келген шекті графты жеткілікті беттері бар кітапқа ендіруге болады. Мысалы, графтың әрбір қабырғасын жеке бетіне ендіруге болады. G-нің кітап қалыңдығы, бет саны немесе қабат нөмірі – G-ді кітапқа ендіру үшін қажетті ең аз бет саны. Кітапқа ендірудің сапасын өлшеу үшін, беттерінің санынан басқа, бет ені де маңызды. Бұл кесу еніне ұқсас, кітаптың бір бетінде тірегіне перпендикуляр сәулемен кесіп өтетін қабырғалардың ең көп саны ретінде анықталады. Балама түсіндіру (әрбір қабырға монотонды қисық ретінде салынған кітапқа ендіру үшін) – бұл бір беттегі қабырғалардың ең үлкен жиынтығы, мұнда қабырғалардың ұштарының жұптарымен тіректе анықталған аралықтардың барлығы бір-бірімен қиылысады. Бұл анықтамалар үшін қабырғалар кітаптың бір бетінде қалуы керек. Атнеозеннің байқауынша, егер қабырғалар кітаптың бір бетінен екінші бетіне тірегі арқылы өте алса, онда кез келген графты үш беттік кітапқа ендіруге болады, ал кейбір графтарға мұндай тірек қиылыстары қажет.
A book embedding of G onto B is a book drawing that forms a graph embedding of G into B. That is, it is a book drawing of G on B that does not have any edge crossings. Every finite graph has a book embedding onto a book with a large enough number of pages. For instance, it is always possible to embed each edge of the graph on its own separate page. The book thickness, pagenumber, or stack number of G is the minimum number of pages required for a book embedding of G.
Another parameter that measures the quality of a book embedding, beyond its number of pages, is its pagewidth. This is defined analogously to cutwidth as the maximum number of edges that can be crossed by a ray perpendicular to the spine within a single page. Equivalently (for book embeddings in which each edge is drawn as a monotonic curve), it is the maximum size of a subset of edges within a single page such that the intervals defined on the spine by pairs of endpoints of the edges all intersect each other. It is crucial for these definitions that edges are only allowed to stay within a single page of the book. As Atneosen already observed, if edges may instead pass from one page to another across the spine of the book, then every graph may be embedded into a three page book. and some graphs need this many spine crossings.
Жазықтық және сыртқы жазықтық
Берілген G графигінің кітап қалыңдығы ең көп дегенде бір, егер және тек G сыртқы жазықтық граф болса. Сыртқы жазықтық граф – барлық төбелері енудің сыртқы бетінде орналасқан жазықтық енуі бар граф. Мұндай граф үшін төбелерді омыртқа бойымен сыртқы бетінде пайда болатын ретпен орналастыру, берілген графтың бір беттік кітапқа енгізілуін қамтамасыз етеді. (Графтың тіреу нүктесі сыртқы бетінің төбелерінің циклдық ретінде міндетті түрде бірнеше рет пайда болуы мүмкін, бірақ кітапқа енгізілгенде осы көшірмелердің тек біреуі ғана қолданылуы керек.) Керісінше, бір беттік кітапқа енгізілу автоматты түрде сыртқы жазықтық енуі болып табылады. Себебі, егер граф бір бетке енгізілсе және бетті толық жазықтыққа дейін кеңейту үшін омыртқаға тағы бір жарты жазықтық қосылса, онда енудің сыртқы бетіне қосылған жарты жазықтықтың барлығы кіреді және барлық төбелер осы сыртқы бетте жатады. Егер графқа екі беттік енгізілу берілген болса, оны жазықтық Гамильтондық графқа кеңейтуге болады, омыртқа бойымен бір-біріне тікелей іргелес емес кез келген екі төбе арасына және бірінші және соңғы тірек төбелері арасына қосымша қабырғаларды қосу арқылы (қай бетке болса да). Голднер-Харри графигі кітап қалыңдығы екі емес жазықтық графтың мысалын көрсетеді: бұл максималды жазықтық граф, сондықтан жазықтықты сақтай отырып, оған қосымша қабырғалар қосу мүмкін емес, және оның Гамильтон циклі жоқ. Ең жоғары дәрежесі төрт болатын барлық жазықтық графтардың кітап қалыңдығы ең көп дегенде екі. Жазық 3 ағаштардың кітап қалыңдығы ең көп дегенде үш. Жалпы, барлық жазықтық графтардың кітап қалыңдығы төрт. Шындығында, кітап қалыңдығы дәл төрт болатын жазықтық графтар бар екені белгілі. Алайда, бұл мәлімдеменің толыққанды дәлелі, кейіннен журналда жарияланған, 2020 жылға дейін Bekos және тағы басқалар 4 ені бар ағаштарды ұсынғанға дейін белгісіз болды, олар кез келген кітапқа енгізілгенде төрт бетті қажет етеді.
Бөлімшелер бойынша мінез-құлық
Графиктің әрбір қабырғасын екі қабырға жолына бөлу, әр қабырғаның ішінде жаңа төбелерді қосу кейде оның кітап қалыңдығын арттыруы мүмкін. Мысалы, алмаз тәрізді графтың кітап қалыңдығы бірге тең (ол сыртқы жазықтықта жатыр), бірақ оның бөлінісінің кітап қалыңдығы екіге тең (ол жазықтықта жатыр және субгамильтондық, бірақ сыртқы жазықтықта емес). Дегенмен, бұл бөлу процесі кейде бөлінген графтың кітап қалыңдығын айтарлықтай азайтуы мүмкін. Мысалы, толық графтың Kn кітап қалыңдығы оның төбелерінің санымен пропорционал, бірақ оның әр қабырғасын екі қабырға жолына бөлу кітап қалыңдығы әлдеқайда кішірек бөлініс тудырады. Нақтырақ айтқанда, олар f функциясы бар деп болжады, кез келген G графы және G-дегі әр қабырғаны екі қабырға жолымен алмастыру арқылы құрылған H графы үшін, егер H-ның кітап қалыңдығы t болса, онда G-ның кітап қалыңдығы ең көп дегенде f(t) болады. Олардың болжамы жалған болып шықты: жұлдыздар мен үшбұрышты мозаикалардың декарт көбейтінділерінен құрылған графтардың кітап қалыңдығы шексіз, бірақ олардың қабырғаларын алты қабырға жолына бөлу олардың кітап қалыңдығын үшке дейін азайтады.
Басқа график инварианттарымен байланысы
Кітаптың қалыңдығы берілген графтың жиектерін жабу үшін қажетті жазықтық графтар санымен байланысты. G графының қалыңдығы θ, егер оны жазықтықта салуға болады, ал оның жиектері θ түспен боялған, бір-бірімен бірдей түсті жиектер қиыспайтындай етіп. Сол сияқты, G графының кітап қалыңдығы θ, егер оны жарты жазықтықта салуға болады, оның төбелері жарты жазықтықтың шекарасында, оның жиектері θ түспен боялған, бір түсті екі жиек арасында қиылыс болмаса. Бұл кітап қалыңдығының формулировкасында жиектердің түстері кітаптың беттеріне сәйкес келеді. Дегенмен, қалыңдық пен кітап қалыңдығы бір-бірінен өте әртүрлі болуы мүмкін: кітап қалыңдығы шексіз болатын графтар (толық графтардың бөліктері) бар, және бұл шек k > 2 үшін қатаң. Сондай-ақ, g туындаған графтардың кітап қалыңдығы бар. Жалпы алғанда, кез келген кіші жабық граф отбасының кітап қалыңдығы шектелген. Екінші жағынан, 1-жазықтық графтар, олар кішілер бойынша жабылмайды, бірақ кейбір 1-жазықтық графтар, соның ішінде K2,2,2,2 кітап қалыңдығы кем дегенде төртке тең. Кітап қалыңдығы шектелген графтың кез келген кіші графы - бұл сиректеу граф, оның жиектері мен төбелерінің арақатынасы тек кішінің тереңдігіне және кітап қалыңдығына байланысты тұрақтымен шектелген. Яғни, терминология бойынша, шектелген кітап қалыңдығы бар графтардың кеңеюі шектелген. Кітап қалыңдығы екіге тең графтар жазықтық графтар болғандықтан, олар жазықтық ажырату теоремасына бағынады: оларда ажырағыштар болады, төбелердің кіші жиыны, оларды алып тастау графты әрқайсысында 2n/3 төбесі бар бөліктерге бөледі, ажырағыштағы төбелерді ғана қалдырады. Мұнда n - графтың төбелерінің саны. Дегенмен, кітап қалыңдығы үшке тең, бірақ сызықтық емес өлшемдегі ажырағыштары жоқ графтар бар. Кітаптың бір бетіндегі жиектер кейбір жағдайларда стек деректер құрылымы сияқты әрекет етеді. Бұл стектегі түрту және шығару операцияларының кез келген тізбегін қарастыру және графты құру арқылы формальдастыруға болады, онда стек операциялары графтың төбелеріне сәйкес келеді, кітаптың енуінің тірегі бойында тізбек ретімен орналасқан. Егер x-ті шығаратын әрбір шығару операциясынан x-ті түрткен алдыңғы түрту операциясына жиек салсақ, алынған граф автоматты түрде бір беттік енуге ие болады. Осы себепті графтың беттік саны оның стек саны деп те аталады. Сол сияқты, кезек деректер құрылымының кезекке қосу және кезектен шығару операцияларының кез келген тізбегін қарастыруға болады және осы операцияларды бір беттің тірегінде орналастырылған, әрбір кезекке қосу операциясы мен сәйкес кезектен шығару арасында жиек бар графты құруға болады. Осы графта әр екі жиек тіректегі екі бөлікті қиып өтеді немесе екі бөлікті жабады. Аналогия бойынша, зерттеушілер графтың кезек енуін топологиялық кітапқа ену деп анықтады, онда әр төбе тіректе, әр жиек бір бетте жатыр, және бір беттегі әр екі жиек тіректегі аралықтарды қиып немесе жабады. Графтың кезек енуі үшін қажетті ең аз беттер саны оның кезек саны деп аталады.
k > 2. and graphs of genus g have book thickness More generally, every minor closed graph family has bounded book thickness. On the other hand, the 1 planar graphs, which are not closed under minors, but some 1 planar graphs including K2,2,2,2 have book thickness at least four. Every shallow minor of a graph of bounded book thickness is a sparse graph, whose ratio of edges to vertices is bounded by a constant that depends only on the depth of the minor and on the book thickness. That is, in the terminology of , the graphs of bounded book thickness have bounded expansion. Because graphs of book thickness two are planar graphs, they obey the planar separator theorem: they have separators, subsets of vertices whose removal splits the graph into pieces with at most 2n/3 vertices each, with only vertices in the separator. Here, n refers to the number of vertices in the graph. However, there exist graphs of book thickness three that do not have separators of sublinear size. The edges within a single page of a book embedding behave in some ways like a stack data structure. This can be formalized by considering an arbitrary sequence of push and pop operations on a stack, and forming a graph in which the stack operations correspond to the vertices of the graph, placed in sequence order along the spine of a book embedding. Then, if one draws an edge from each pop operation that pops an object x from the stack, to the previous push operation that pushed x, the resulting graph will automatically have a one page embedding. For this reason, the page number of a graph has also been called its stack number. In the same way, one may consider an arbitrary sequence of enqueue and dequeue operations of a queue data structure, and form a graph that has these operations as its vertices, placed in order on the spine of a single page, with an edge between each enqueue operation and the corresponding dequeue. Then, in this graph, each two edges will either cross or cover disjoint intervals on the spine. By analogy, researchers have defined a queue embedding of a graph to be an embedding in a topological book such that each vertex lies on the spine, each edge lies in a single page, and each two edges in the same page either cross or cover disjoint intervals on the spine. The minimum number of pages needed for a queue embedding of a graph is called its queue number.
Есептеу күрделілігі
Графиктің қалыңдығын табу NP қиын. Бұл ең үлкен жазықтық графиктердегі Гамильтондық циклдарды табу NP толық екендігінен туындайды. Максималды жазықтық графикте кітаптың қалыңдығы екіге тең, тек және ғана Гамильтондық цикл болса. Сондықтан, берілген максималды жазықтық графиктің кітап қалыңдығы екіге тең екенін тексеру де NP толық. Дегенмен, төрт немесе одан көп бет қажет болатын графиктер үшін, ең аз мүмкін беттер санымен кіріктіруді табу мәселесі, шеңберлік графиктерді бояудың және шеңбердің хордтарының қиылысу графиктерін бояудың NP қиын проблемасына эквиваленттілік арқылы NP қиын болып қалады. График G-дің, оның төбелері үшін белгілі бір тіректік реті берілгенде, осы төбелерді шеңбердің бойында бірдей ретпен салыстыру және G-дің қабырғаларын сызық сегменттері ретінде салу G-ні көрсететін хордтар жиынтығын жасайды. Содан кейін осы диаграмманың хордтарын төбелер және хордтардың қиылысқан жұптарын қабырғалар ретінде пайдаланып, шеңберлік графикті құруға болады. Шеңберлік графиктің бояуы G-нің қабырғаларын бір бетке қиылыспай салуға болатын жиынтықтарға бөлуді көрсетеді. Сондықтан, оңтайлы бояу оңтайлы кітап кіріктіруге тең. Шеңберлік графикті төрт немесе одан көп түспен бояу NP қиын болғандықтан және кез келген шеңберлік графикті осылайша қандай да бір кітап кіріктіру мәселесінен құруға болатындықтан, оңтайлы кітап кіріктіру де NP қиын. Екі беттік кітаптың суретіндегі тіректің белгілі бір реті үшін, бұл сан нөлге тең болғанда қиылыстар санын азайту да NP қиын. Алайда, тіректік рет пен қабырға бөлігі белгісіз болғанда, 2 беттік кіріктіруді табу NP толық. Графиктің кітаптық қиылыс санын табу да NP қиын, себебі 2 беттік қиылыс саны нөлге тең екенін тексерудің ерекше жағдайы NP толық. Шектелген кеңеюдің салдары ретінде, шектелген өлшемдегі үлгі графиктің үлкен графиктің кіші графигі ретінде бар-жоғын анықтау мәселесі (субграф изоморфизмі), үлкен графиктің кітап қалыңдығы шектелген болғанда сызықтық уақытта шешіледі. Үлгі графиктің үлкен графиктің индукцияланған кіші графигі немесе оның үлкен графикке гомоморфизмі бар-жоғын анықтау үшін де солай. Осы себепті, шектелген кітап қалыңдығы бар графиктің, бірінші реттік логиканың берілген формуласына бағынатынын тексеру мәселесі, тұрақты параметрмен шешіледі. Проблеманы Бульдік қанағаттандыру проблемасының мысалына түрлендіру және нәтижесінде алынған проблеманы шешу үшін SAT шешушіні қолдану арқылы оңтайлы кітап кіріктіруді табу жүйесін сипаттаңыз. Олардың жүйесі шамамен 20 минут ішінде 400 төбелі максималды жазықтық графиктер үшін оңтайлы кіріктіруді таба алатынын айтады. Кітап кіріктіруді VLSI компоненттерін схеманың қабаттарына жалғайтын сымдардың орналасуын модельдеу үшін де қолдануға болады.
Графиктік сызба
Кітапты кіріктіру желілік деректерді визуализациялауда жиі қолданылады. Графиктік сызбадағы екі стандартты орналасу – доғалық диаграммалар немесе сызықтық кіріктіру. Екі беттік кітап кіріктірілімі жоқ жазық графиктерді де ұқсас тәсілмен салуға болады, олардың қабырғаларын сызықтың үстінен және астынан бірнеше жартышеңберлермен көрсету арқылы. Мұндай сурет әдеттегі анықтама бойынша кітап кіріктірілісі емес, бірақ оны топологиялық кітап кіріктірілісі деп атайды. Кез келген жазық график үшін әр қабырғаның тіректің бойымен ең көп бір рет кесіп өтетіндей кіріктіруді табу әрқашан мүмкін. Басқа сурет салу стилі – шеңберлік орналасуда, графиктің төбелері шеңберге орналастырылады, ал қабырғалары шеңбердің ішінде немесе сыртында салынады. Тағы да, қабырғалардың шеңбердің ішінде орналасуы (мысалы, түзу сызық сегменттері түрінде) бір беттік кітап суретіне сәйкес келеді, ал шеңбердің ішінде де, сыртында да орналасу екі беттік кітап суретіне сәйкес келеді. Бір беттік суреттер үшін суреттің визуальдық жатақтығын азайту үшін кесісулер санын мүмкіндігінше азайту маңызды. Кесісулер санын азайту NP-толық мәселе, ал берілген графиктің цикломатикалық санымен немесе кесісулер саны мен графиктің енінің комбинациясымен параметрленгенде, бір немесе екі беттік кесісулер санын азайту тұрақты параметрмен шешіледі. Кесісу күрделігін азайту үшін эвристикалық әдістер де жасалды, мысалы, мұқият төбелерді енгізу ретіне және жергілікті оптимизацияға негізделген. Екі беттен артық кіріктірілген кітаптар графиктердің үш өлшемді суреттерін құру үшін де қолданылған. Атап айтқанда, графтарды кішкентай көлемді үш өлшемді торға кіріктіру әдісінің бір бөлігі ретінде әр беттегі әр төбелік дәрежесін төмен ұстайтын кітап кіріктірілісін құру пайдаланылды.
РНК бүктеу
РНК молекулаларының құрылымын қалыптастыру үшін қалай бүктелетінін зерттеуде, нуклеин қышқылының екінші құрылымының стандартты түрі сызбалық түрде көрсетілуі мүмкін: сызық бойымен салынған негіздер тізбегі (РНК тізбегінің өзі) және құрылымның негіз жұптарын сипаттайтын сызықтың үстіндегі аркалар жиынтығы. Яғни, бұл құрылымдардың нақты үш өлшемді пішіні күрделі болғанымен, олардың байланысы (екінші құрылым болған жағдайда) бір беттік кітапқа енгізу арқылы сипатталады. Дегенмен, барлық РНК бүктелулері осылай қарапайым болып келе бермейді. Кейбір РНК псевдотүйіндері үшін "екінші құрылым" деп аталатын, екі беттік кітапқа енгізу түрі ұсынылған: РНК тізбегі тағы да сызық бойымен салынған, бірақ негіз жұптары осы сызықтың үстінде де, астында да аркалар түрінде көрсетіледі. Екінші құрылымды қалыптастыру үшін, графтың максималды дәрежесі үштен аспауы керек: әрбір негіз базалық тізбектегі екі көршісіне қосымша, диаграммадағы бір ғана аркаға қатыса алады. Бұл формуланы пайдаланудың артықшылықтары – кеңістікте түйілген құрылымдарды жоққа шығару және көптеген белгілі РНК псевдотүйіндерімен сәйкес келуі. Омыртқа реті алдын ала белгілі болғандықтан, берілген негіз жұптасуы үшін екінші құрылымның болуын тексеру оңай. Екі бетке үйлесімді түрде жиектерді тағайындау мәселесін 2-қанағаттандыру мысалы ретінде немесе негіз жұптары төбелері және негіз жұптары арасындағы қиылыстарды сипаттайтын жиектері бар шеңбер графтың екі жақтылығын тексеру ретінде қоюға болады. Ал егер РНК құрылымы екінші емес, үшінші болса (яғни, диаграммасында екі беттен көп болса), онда бет нөмірін анықтау да NP қиын мәселе болып табылады.
Математиканың басқа салалары
Абстрактілік алгебрада кітап қалыңдығының қолданылуын зерттеу, шекті жергілікті сақинаның нөлдік бөлгіштерінен құрылған графтарды пайдалану арқылы: әрбір нөлдік бөлгіш үшін бір төбе және көбейтіндісі нөлге тең екі мән үшін бір қабырға жасау. Диников бірнеше мақаласында түйіндер мен байланыстардың топологиялық кітапқа енгізілуін зерттеді, осы енгізілімдерді символдардың комбинаторлық тізбектерімен сипаттауға болатынын және екі байланыстың топологиялық эквиваленттілігін енгізілімдерге жасалған жергілікті өзгерістер тізбегі арқылы көрсетуге болатынын дәлелдеді.