Общие сведения из теории графов

Содержание

Слайд 2

ЦЕЛИ УЧЕБНОГО ЗАНЯТИЯ: ПРОВЕСТИ ПОДГОТОВКУ К ИЗУЧЕНИЮ РАЗДЕЛА «ГРАФОВЫЕ МОДЕЛИ»; ПОВТОРИТЬ

ЦЕЛИ УЧЕБНОГО ЗАНЯТИЯ:

ПРОВЕСТИ ПОДГОТОВКУ К ИЗУЧЕНИЮ РАЗДЕЛА «ГРАФОВЫЕ МОДЕЛИ»;
ПОВТОРИТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И

ТЕОРЕМЫ, ЛЕЖАЩИЕ В ОСНОВЕ ТЕОРИИ ГРАФОВ;
НА ПРАКТИЧЕСКИХ ПРИМЕРАХ ЗАКРЕПИТЬ ЗНАНИЯ, ПРИОБРЕСТИ НОВЫЕ УМЕНИЯ И НАВЫКИ;
РАЗВИВАТЬ ВНИМАНИЕ, ЛОГИЧЕСКОЕ МЫШЛЕНИЕ.
Слайд 3

КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ:

КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ:

Слайд 4

1ЭТАП (ОЦЕНКА «БАГАЖА») Впишите в лист индивидуального контроля ответы на следующие

1ЭТАП (ОЦЕНКА «БАГАЖА»)

Впишите в лист индивидуального контроля ответы на следующие задания
Выпишите

понятия, которые, по вашему мнению, имеют отношение к теории графов: петля, лес, дерево, куст, точка, линия;
Вспомните изученные ранее классификации моделей и попробуйте привести хотя бы одно определение, подходящее для графа ;
Попробуйте привести пример графовой модели из повседневной жизни.
Слайд 5

СПАСИБО! ВАШИ ОТВЕТЫ ОБЯЗАТЕЛЬНО БУДУТ ПРОВЕРЕНЫ И ОЦЕНЕНЫ НА ПОСЛЕДУЮЩИХ ЭТАПАХ ЗАНЯТИЯ!

СПАСИБО!
ВАШИ ОТВЕТЫ
ОБЯЗАТЕЛЬНО
БУДУТ ПРОВЕРЕНЫ
И ОЦЕНЕНЫ
НА ПОСЛЕДУЮЩИХ
ЭТАПАХ ЗАНЯТИЯ!

Слайд 6

2 ЭТАП (АКТУАЛИЗАЦИЯ ТЕМЫ) В индивидуальный лист контроля вносятся две оценки

2 ЭТАП (АКТУАЛИЗАЦИЯ ТЕМЫ)

В индивидуальный лист контроля вносятся две оценки степени

важности для каждого из вопросов по-отдельности (шкала от 0 до 10)

Ищем ответы на следующие вопросы:
Насколько важно присутствие теории (метода) графов в повседневной жизни?
В какой степени широко теория (метод) графов используется каждым из нас?

Слайд 7

ЭТАП 2 Заполните лепестки «цветка» названиями сфер применения теории (метода) графов (количество лепестков может изменяться)

ЭТАП 2

Заполните лепестки «цветка» названиями сфер применения теории (метода) графов
(количество

лепестков может изменяться)
Слайд 8

Сферы применения теории (метода) графов

Сферы применения
теории (метода) графов

Слайд 9

СПАСИБО! ВАШИ ОТВЕТЫ ОБЯЗАТЕЛЬНО БУДУТ ПРОВЕРЕНЫ И ОЦЕНЕНЫ НА ПОСЛЕДУЮЩИХ ЭТАПАХ ЗАНЯТИЯ!

СПАСИБО!
ВАШИ ОТВЕТЫ
ОБЯЗАТЕЛЬНО
БУДУТ ПРОВЕРЕНЫ
И ОЦЕНЕНЫ
НА ПОСЛЕДУЮЩИХ
ЭТАПАХ ЗАНЯТИЯ!

Слайд 10

З ЭТАП (введение основных понятий) Граф – это средство для наглядного

З ЭТАП
(введение основных понятий)

Граф – это средство для наглядного

представления состава и структуры некоторой системы. Он состоит из вершин, связанных дугами или рёбрами.

ВЕРШИНЫ

дуга

ребро

смежные вершины

Граф , в котором все линии направленные, называется ориентированным

ЛИНИИ

Слайд 11

ПРИМЕРЫ ГРАФОВ

ПРИМЕРЫ ГРАФОВ

Слайд 12

корпус (нижняя и верхняя части), колпачок, стержень (трубочка, наконечник и паста)

корпус (нижняя и верхняя части),
колпачок,
стержень (трубочка, наконечник и паста)

Создание

графовой модели для предмета повседневного обихода

Предмет – шариковая ручка

Линии – логические связи между ними

Вершины графа – элементы ручки:

Слайд 13

Устройство шариковой ручки

Устройство
шариковой ручки

Слайд 14

Взвешенный граф – это граф, в котором с вершинами и линиями

Взвешенный граф – это граф, в котором с вершинами и линиями

связана некоторая дополнительная информация - вес (пропускная способность) вершины или линии.
Вес позволяет отобразить на графе не только структуру системы, но и различные свойства компонент и связей, количественные характеристики
Слайд 15

Изображение взвешенного графа Вершины – города Беларуси: Минск, Могилев, Бобруйск Расстояния:

Изображение взвешенного графа

Вершины – города Беларуси:
Минск, Могилев, Бобруйск

Расстояния:
Минск-Могилев= 204 км
Могилев-Бобруйск

= 114 км
Минск-Бобруйск = 145 км

Сведения взяты из официального источника на сайте transinfo.by

Слайд 16

Изображение взвешенного графа (проверьте себя) Минск Бобруйск Могилев 204 145 114

Изображение взвешенного графа
(проверьте себя)

Минск

Бобруйск

Могилев

204

145

114

Слайд 17

Граф - дерево Дерево – это граф, предназначенный для отображения таких

Граф - дерево

Дерево – это граф, предназначенный для отображения таких связей

между объектами как вложенность, подчинённость, наследование.
Принцип построения:
Рисуем «главную» вершину, которая не зависит ни от одной другой вершины(корень дерева или вершина «1 уровня»
Добавляем вершины второго уровня. (их может быть сколько угодно, все связаны с вершиной 1го уровня, но не связаны между собой.
И.т.д.
Слайд 18

Изображение графа - дерева Рюрик (879) Игорь ( 945) Святослав (972)

Изображение графа - дерева

Рюрик
(879)

Игорь
( 945)

Святослав
(972)

Ярополк (980)

Владимир Св (1014)

Олег (977)

Святополк
(1018)

Борис (1015)

Ярослав

(1054)

Глеб (1015)

ПРЕДОК

ПОТОМКИ

КОРЕНЬ

Изяслав Полоцкий(1001)

Слайд 19

Главный признак графа - дерева Потомки связаны только с предком, но не связаны между собой !!!

Главный признак графа - дерева

Потомки связаны только с предком, но не

связаны между собой !!!
Слайд 20

Изображение графа - дерева Пусть дано арифметическое выражение 5*(3+7)*(8-2) Такой граф

Изображение графа - дерева

Пусть дано арифметическое выражение 5*(3+7)*(8-2)

Такой граф является

деревом, листья которого являются числами, а прочими вершинами – операции.

ЗАМЕЧАНИЕ!
Последовательность операций следует определить от листьев к корню!

Слайд 21

Изображение графа - дерева Данное выражение: 5*(3+7)*(8-2) Граф-дерево для него будет

Изображение графа - дерева

Данное выражение: 5*(3+7)*(8-2)

Граф-дерево для него будет иметь

вид:

*

*

+

5

3

7

8

2

-

листья

корень

Слайд 22

Изображение графа – дерева (самостоятельная работа) \ + - 6 5

Изображение графа – дерева
(самостоятельная работа)

\

+

-

6

5

12

4

2

+

Дан граф.
Запишите для него арифметическое выражение.

Слайд 23

Изображение графа – дерева (самостоятельная работа) \ + - 6 5

Изображение графа – дерева
(самостоятельная работа)

\

+

-

6

5

12

4

2

+

ПРОВЕРЬТЕ СЕБЯ:

(4+2)
(6+5)
(12\(4+2))
(6+5)-(12\(4+2))

Слайд 24

СПАСИБО! ВАШИ ОТВЕТЫ ОБЯЗАТЕЛЬНО БУДУТ ПРОВЕРЕНЫ И ОЦЕНЕНЫ НА ПОСЛЕДУЮЩИХ ЭТАПАХ ЗАНЯТИЯ!

СПАСИБО!
ВАШИ ОТВЕТЫ
ОБЯЗАТЕЛЬНО
БУДУТ ПРОВЕРЕНЫ
И ОЦЕНЕНЫ
НА ПОСЛЕДУЮЩИХ
ЭТАПАХ ЗАНЯТИЯ!

Слайд 25

ЕСЛИ РЕБРО ГРАФА СОЕДИНЯЕТ ДВЕ ЕГО ВЕРШИНЫ, ТО ГОВОРЯТ, ЧТО ЭТО

ЕСЛИ РЕБРО ГРАФА СОЕДИНЯЕТ ДВЕ ЕГО ВЕРШИНЫ, ТО ГОВОРЯТ, ЧТО ЭТО

РЕБРО ИМ ИНЦИДЕНТНО. ДВЕ ВЕРШИНЫ ГРАФА НАЗЫВАЮТСЯ СМЕЖНЫМИ, ЕСЛИ СУЩЕСТВУЕТ ИНЦИДЕНТНОЕ ИМ РЕБРО.

СМЕЖНЫМИ ЯВЛЯЮТСЯ ВЕРШИНЫ A и B, A и C;
СМЕЖНЫМИ ЯВЛЯЮТСЯ РЕБРА c и d, a и b.

ЕСЛИ ГРАФ ИМЕЕТ РЕБРО, У КОТОРОГО НАЧАЛО И КОНЕЦ СОВПАДАЮТ, ТО ЭТО РЕБРО НАЗЫВАЕТСЯ ПЕТЛЕЙ
(у графа петля – q(C,C)).

A

B

C

D

E

u

p

s

t

r

q

ДВА РЕБРА НАЗЫВАЮТСЯ СМЕЖНЫМИ, ЕСЛИ ОНИ ИМЕЮТ ОБЩУЮ ВЕРШИНУ.

Слайд 26

КРАТНЫЕ РЕБРА ЧИСЛО РЕБЕР, ИНЦИДЕНТНЫХ ВЕРШИНЕ A, НАЗЫВАЕТСЯ СТЕПЕНЬЮ ЭТОЙ ВЕРШИНЫ

КРАТНЫЕ РЕБРА

ЧИСЛО РЕБЕР, ИНЦИДЕНТНЫХ ВЕРШИНЕ A, НАЗЫВАЕТСЯ СТЕПЕНЬЮ ЭТОЙ ВЕРШИНЫ И

ОБОЗНАЧАЕТСЯ deg(A).
ЕСЛИ ВЕРШИНЕ ИНЦИДЕНТНА ПЕТЛЯ, ОНА ДАЕТ ВКЛАД В СТЕПЕНЬ, РАВНЫЙ ДВУМ, ТАК КАК ОБА КОНЦА ПРИХОДЯТ В ЭТУ ВЕРШИНУ.

deg(A)= 3; deg(B) = 3; deg(C) = 4; deg(D) = 2; deg(E) = 0.

Слайд 27

deg(E) = 0 E – ИЗОЛИРОВАННАЯ ВЕРШИНА deg(G) = 1 deg(H)

deg(E) = 0

E – ИЗОЛИРОВАННАЯ ВЕРШИНА

deg(G) = 1
deg(H) = 1
deg(E) =

1
deg(B) = 1
deg(A) = 1

G, H, E, B, A - ВИСЯЧИЕ ВЕРШИНЫ

Слайд 28

ОРГРАФ ДУГИ НАЧАЛО ДУГИ (A,B) КОНЕЦ ДУГИ (A,B) СТЕПЕНЬЮ ВХОДА (ВЫХОДА)

ОРГРАФ

ДУГИ

НАЧАЛО ДУГИ (A,B)

КОНЕЦ ДУГИ (A,B)

СТЕПЕНЬЮ ВХОДА (ВЫХОДА) ВЕРШИНЫ ОРГРАФА НАЗЫВАЕТСЯ ЧИСЛО

РЕБЕР, ДЛЯ КОТОРЫХ ЭТА ВЕРШИНА ЯВЛЯЕТСЯ КОНЦОМ (НАЧАЛОМ).

СТЕПЕНИ ВХОДА ВЕРШИН ГРАФА:

СТЕПЕНИ ВЫХОДА ВЕРШИН ГРАФА:

Слайд 29

- таблица B, состоящая из n строк (по количеству вершин) и

- таблица B, состоящая из n строк (по количеству вершин) и

m столбцов (по количеству ребер или дуг), в которой:

, ЕСЛИ ВЕРШИНА

ИНЦИДЕНТНА РЕБРУ

, ЕСЛИ ВЕРШИНА

ИНЦИДЕНТНА РЕБРУ

ДЛЯ ОРИЕНТИРОВАННОГО ГРАФА:

, ЕСЛИ ВЕРШИНА

ЯВЛЯЕТСЯ НАЧАЛОМ ДУГИ

, ЕСЛИ ВЕРШИНА

НЕ ИНЦИДЕНТНА ДУГЕ

, ЕСЛИ ВЕРШИНА

ЯВЛЯЕТСЯ КОНЦОМ ДУГИ

Матрица инцидентности графа

ДЛЯ НЕОРИЕНТИРОВАННОГО ГРАФА:

Слайд 30

Построение матрицы инцидентности графа (пример)

Построение матрицы инцидентности графа (пример)

Слайд 31

- квадратная матрица A порядка n (по количеству вершин), в которой:

- квадратная матрица A порядка n (по количеству вершин), в которой:

,

ЕСЛИ

, ЕСЛИ

Матрица смежности графа

Обязательное условие:
У ГРАФА НЕ ДОЛЖНО БЫТЬ КРАТНЫХ РЕБЕР!!!

Слайд 32

A B C D E u s t r Построение матрицы смежности графа (пример)

A

B

C

D

E

u

s

t

r

Построение матрицы
смежности графа (пример)

Слайд 33

A B C D E u s t r ЭТАП 4

A

B

C

D

E

u

s

t

r

ЭТАП 4 (обобщение знаний)

Даны следующие графы:

ВАРИАНТ 1

ВАРИАНТ 2

Ответьте на вопросы по

ним, следуя предложенному списку, ответы вносите в индивидуальный лист контроля.
Слайд 34

СПАСИБО! ВАШИ ОТВЕТЫ ОБЯЗАТЕЛЬНО БУДУТ ПРОВЕРЕНЫ И ОЦЕНЕНЫ НА ПОСЛЕДУЮЩИХ ЭТАПАХ ЗАНЯТИЯ!

СПАСИБО!
ВАШИ ОТВЕТЫ
ОБЯЗАТЕЛЬНО
БУДУТ ПРОВЕРЕНЫ
И ОЦЕНЕНЫ
НА ПОСЛЕДУЮЩИХ
ЭТАПАХ ЗАНЯТИЯ!

Слайд 35

Давайте поиграем… ПРОАНАЛИЗИРУЙТЕ СИТУАЦИЮ, ПОСТРОЙТЕ ГРАФ И ОТВЕТЬТЕ НА ПОСТАВЛЕННЫЙ ВОПРОС:

Давайте поиграем…

ПРОАНАЛИЗИРУЙТЕ СИТУАЦИЮ, ПОСТРОЙТЕ ГРАФ И ОТВЕТЬТЕ НА ПОСТАВЛЕННЫЙ ВОПРОС:
Боксёры с

твёрдою походкой
Не моют пол зубною щёткой.
Кто моет пол зубною щёткой,
Тот наделён душою кроткой.
Кто пол мыть щёткой не желает,
Суровым нравом обладает.
Суровый нрав у тех бывает,
Кто книжек вовсе не читает.
Фосс враг и книжек и газет,
Ответь, боксёр он или нет?
Слайд 36

Давайте поиграем… ( РЕШЕНИЕ И ОТВЕТ) Боксёр Не моет пол зубной

Давайте поиграем… ( РЕШЕНИЕ И ОТВЕТ)

Боксёр

Не моет пол зубной щёткой

Моет пол

зубной щёткой

Имеет кроткую душу

Имеет суровый нрав

Не читает книг

Да, мистер Фосс – боксёр!

Твёрдая походка

Слайд 37

5 ЭТАП (подведение итогов) Понятия, которые имеют отношение к теории графов:

5 ЭТАП (подведение итогов)

Понятия, которые имеют отношение к теории графов:
петля,

дерево, точка, линия и … ЛЕС (!)
2) Классификация моделей, подходящая для графа:
математическая, графическая, информационная …
3) Пример графовой модели из повседневной жизни:
схема метрополитена, семейное древо …

Самопроверка стартового теста:

Слайд 38

6 ЭТАП (рефлексия) я узнал(а)… было интересно… было трудно… я выполнял(а)

6 ЭТАП (рефлексия)

я узнал(а)…
было интересно…
было трудно…
я выполнял(а) задания…
я понял(а), что…
теперь я

могу…
я почувствовал(а), что…
я приобрел(а)…
я научился(ась)…
у меня получилось …
я смог(ла)…
я попробую…
меня удивило…
пройденные темы дали мне для жизни…
мне захотелось…
Слайд 39

7 ЭТАП (творческое домашнее задание) ЗАДАНИЕ № 1. 1) составьте семейное

7 ЭТАП
(творческое домашнее задание)

ЗАДАНИЕ № 1.
1) составьте семейное древо до

4-5 колена,
2) приведите аргументы, доказывающие, что построенная конструкция – это граф,
3) опишите все его свойства и признаки,
4) постройте для «семейного» графа матрицы смежности и инцидентности.
Слайд 40

ЗАДАНИЕ № 2. Задача про хвост Барбоса: Собаки с рыжими хвостами

ЗАДАНИЕ № 2.
Задача про хвост Барбоса:
Собаки с рыжими хвостами
Себе овсянку варят

сами.
Тем, чьи хвосты стального цвета,
Не позволяют делать это.
Кто варит себе овсянку,
Гулять выходит спозаранку.
Все, кто гулять выходит рано,
Не терпят фальши и обмана.
Вид добродушный у Барбоса,
Но на сорок он смотрит косо..
Он видит: норовят сороки
У воробьёв списать уроки!
Скажите – проще нет вопроса!
Какого цвета хвост Барбоса?
Постройте граф и найдите ответ на вопрос.