База знаний для подготовки к ОГЭ и ЕГЭ, проверенная Российской академией наук

Начальная вершина (источник) и конечная вершина (сток) в ориентированном графе

Начальная вершина (источник) и конечная вершина (сток) — это специальные вершины в ориентированном графе, характеризующиеся особыми значениями полустепеней захода и исхода.

Основные понятия

  • Степень вершины — число рёбер, инцидентных данной вершине.
  • Полустепень исхода — количество исходящих дуг из вершины.
  • Полустепень захода — количество входящих дуг в вершину.
  • Изолированная вершина — вершина со степенью ноль; не связана ни с одним ребром.
  • Лист (висячая вершина) — вершина со степенью один; связана только с одной другой вершиной.

Источник и сток

В ориентированном графе:

  • Источник — вершина с нулевой полустепенью захода (нет входящих дуг). Все дуги из этой вершины направлены только наружу.
  • Сток — вершина с нулевой полустепенью исхода (нет исходящих дуг). Все дуги направлены только в эту вершину.

Пример: В сети потоков источник представляет начало потока, а сток — его конец.

Другие типы вершин

  • Шарнир — вершина, удаление которой увеличивает число компонент связности графа.
  • Вершинный сепаратор — множество вершин, удаление которых делает граф несвязным.
  • Вершинно k-связный граф — граф, остающийся связным при удалении менее k вершин.

Независимые множества и покрытия

  • Независимое множество — набор вершин, между которыми нет рёбер. Ни две из них не смежны.
  • Вершинное покрытие — множество вершин, такое что каждое ребро графа инцидентно хотя бы одной вершине из этого множества.

Симметрии графа

  • Вершинно-транзитивный граф — граф, у которого существует автоморфизм, переводящий любую вершину в любую другую.
  • Помеченные вершины — вершины, обладающие уникальными метками или свойствами, отличающими их от других. При изоморфизме графов соответствие вершин учитывает эти метки.

Векторное пространство вершин

  • Векторное пространство вершин — пространство, в котором базисными элементами являются вершины графа, рассматриваемые над полем {0, 1}.

Связь с геометрией

Вершины графа аналогичны вершинам многогранника, однако в теории графов их положение и геометрические свойства не учитываются. Граф, образованный из n-скелета многогранника, содержит вершины многогранника, но рассматривается лишь его структура связей.

Заключение

Понимание свойств начальных и конечных вершин в ориентированных графах играет важную роль в теориях сетей и потоков. Эти концепции используются в алгоритмах, моделировании и оптимизации процессов в информатике, технических науках и математике.

Литература