1. Trang chủ
  2. » Khoa Học Tự Nhiên

Giáo trình đồ thị và các thuật toán

208 219 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 208
Dung lượng 1,64 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Nội dung

Mˆo˜i th`anh phˆa`n liˆen thˆong l`a mˆo.t d¯ˆo` thi.. c´o ba th`anh phˆa`n liˆen thˆong.. c´o ba th`anh phˆa`n liˆen thˆong... Thuˆa.t to´an Tr´emaux-Tarjan t`ım th`anh phˆa` n liˆen th

Trang 1

Mu.c lu.c

1.1 D- i.nh ngh˜ıa v`a c´ac kh´ai niˆe.m 9

1.1.1 D- ˆo` thi c´o hu.´o.ng 9

1.1.2 D- ˆo` thi v`a ´anh xa d¯a tri 10

1.1.3 D- ˆo` thi vˆo hu.´o.ng 10

1.1.4 C´ac d¯i.nh ngh˜ıa ch´ınh 11

1.2 Ma trˆa.n biˆe˙’u diˆe˜n d¯ˆo` thi 13

1.2.1 Ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-cung 13

1.2.2 Ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-ca.nh 15

1.2.3 Ma trˆa.n kˆe` hay ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-d¯ı˙’nh 17

1.2.4 C´ac biˆe˙’u diˆe˜n cu˙’a d¯ˆo` thi 18

1.3 T´ınh liˆen thˆong 23

1.3.1 Dˆay chuyˆe` n v`a chu tr`ınh 23

1.3.2 D- u.`o.ng d¯i v`a ma.ch 24

1.3.3 T´ınh liˆen thˆong 24

Trang 2

1.3.4 Cˆa` u, k−liˆen thˆong 28

1.3.5 D- ˆo` thi liˆen thˆong ma.nh 31

1.4 Pha.m vi v`a liˆen thˆong ma.nh 33

1.4.1 Ma trˆa.n pha.m vi 33

1.4.2 T`ım c´ac th`anh phˆa` n liˆen thˆong ma.nh 36

1.4.3 Co so.˙’ 39

1.5 D- ˇa˙’ng cˆa´u cu˙’a c´ac d¯ˆo` thi 41

1.5.1 1−d¯ˇa˙’ng cˆa´u 42

1.5.2 2−d¯ˇa˙’ng cˆa´u 43

1.6 C´ac d¯ˆo` thi d¯ˇa.c biˆe.t 46

1.6.1 D- ˆo` thi khˆong c´o ma.ch 46

1.6.2 D- ˆo` thi phˇa˙’ng 46

2 C´ac sˆo´ co ba˙’n cu˙’a d¯ˆ` thi.o 49 2.1 Chu sˆo´ 49

2.2 Sˇa´c sˆo´ 52

2.2.1 C´ach t`ım sˇa´c sˆo´ 54

2.3 Sˆo´ ˆo˙’n d¯i.nh trong 55

2.4 Sˆo´ ˆo˙’n d¯i.nh ngo`ai 61

2.5 Phu˙’ 65

2.6 Nhˆan cu˙’a d¯ˆo` thi 69

2.6.1 C´ac d¯i.nh l´y vˆe` tˆo`n ta.i v`a duy nhˆa´t 69

2.6.2 Tr`o cho.i Nim 72

Trang 3

3 C´ac b`ai to´an vˆ` d¯u.`o.ng d¯ie 75

3.1 D- u.`o.ng d¯i gi˜u.a hai d¯ı˙’nh 75

3.1.1 D- u.`o.ng d¯i gi˜u.a hai d¯ı˙’nh 75

3.1.2 D- ˆo` thi liˆen thˆong ma.nh 76

3.2 D- u.`o.ng d¯i ngˇa´n nhˆa´t gi˜u.a hai d¯ı˙’nh 78

3.2.1 Tru.`o.ng ho p ma trˆa.n tro.ng lu.o ng khˆong ˆam 78

3.2.2 Tru.`o.ng ho p ma trˆa.n tro.ng lu.o ng tu`y ´y 82

3.3 D- u.`o.ng d¯i ngˇa´n nhˆa´t gi˜u.a tˆa´t ca˙’ c´ac cˇa.p d¯ı˙’nh 87

3.3.1 Thuˆa.t to´an Hedetniemi (tru.`o.ng ho p ma trˆa.n tro.ng lu.o ng khˆong ˆam) 88 3.3.2 Thuˆa.t to´an Floyd (tru.`o.ng ho p ma trˆa.n tro.ng lu.o ng tu`y ´y) 93

3.4 Ph´at hiˆe.n ma.ch c´o d¯ˆo d`ai ˆam 96

3.4.1 Ma.ch tˆo´i u.u trong d¯ˆo` thi c´o hai tro.ng lu.o ng 96

4 C ˆAY 99 4.1 Mo.˙’ d¯ˆa` u 99

4.2 Cˆay Huffman 101

4.2.1 C´ac bˆo m˜a “tˆo´t” 101

4.2.2 M˜a Huffman 103

4.3 Cˆay bao tr`um 105

4.3.1 Thuˆa.t to´an t`ım kiˆe´m theo chiˆe` u rˆo.ng x´ac d¯i.nh cˆay bao tr`um 107

4.3.2 Thuˆa.t to´an t`ım kiˆe´m theo chiˆe` u sˆau x´ac d¯i.nh cˆay bao tr`um 107

4.3.3 T`ım cˆay bao tr`um du a trˆen hai ma˙’ng tuyˆe´n t´ınh 108

4.3.4 Thuˆa.t to´an t`ım tˆa´t ca˙’ c´ac cˆay bao tr`um 112

4.3.5 Hˆe co so.˙’ cu˙’a c´ac chu tr`ınh d¯ˆo.c lˆa.p 112

Trang 4

4.4 Cˆay bao tr`um tˆo´i thiˆe˙’u 114

4.4.1 Thuˆa.t to´an Kruskal 116

4.4.2 Thuˆa.t to´an Prim 119

4.4.3 Thuˆa.t to´an Dijkstra-Kevin-Whitney 121

4.5 B`ai to´an Steiner 122

5 B`ai to´an Euler v`a b`ai to´an Hamilton 127 5.1 B`ai to´an Euler 127

5.1.1 Thuˆa.t to´an t`ım dˆay chuyˆe` n Euler 129

5.2 B`ai to´an ngu.`o.i d¯u.a thu Trung Hoa 131

5.3 B`ai to´an Hamilton 135

5.3.1 C´ac d¯iˆe` u kiˆe.n cˆa`n d¯ˆe˙’ tˆo`n ta.i chu tr`ınh Hamilton 138

5.3.2 C´ac d¯iˆe` u kiˆe.n d¯u˙’ vˆe` su tˆo`n ta.i chu tr`ınh Hamilton 139

5.3.3 C´ac d¯iˆe` u kiˆe.n d¯u˙’ vˆe` su tˆo`n ta.i ma.ch Hamilton 142

6 D- ˆo` thi phˇa˙’ng 149 6.1 D- i.nh ngh˜ıa v`a c´ac v´ı du 149

6.2 C´ac biˆe˙’u diˆe˜n kh´ac nhau cu˙’a mˆo.t d¯ˆo` thi phˇa˙’ng 151

6.3 C´ac t´ınh chˆa´t cu˙’a d¯ˆo` thi phˇa˙’ng 154

6.4 Ph´at hiˆe.n t´ınh phˇa˙’ng 157

6.4.1 Kiˆe˙’m tra t´ınh phˇa˙’ng 161

6.5 D- ˆo´i ngˆa˜u h`ınh ho.c 167

6.6 D- ˆo´i ngˆa˜u tˆo˙’ ho p 170

Trang 5

7.1 Mo.˙’ d¯ˆa` u 173

7.2 B`ai to´an luˆo`ng l´o.n nhˆa´t 174

7.2.1 Thuˆa.t to´an g´an nh˜an d¯ˆe˙’ t`ım luˆo`ng l´o.n nhˆa´t 180

7.2.2 D- ˆo` thi d¯iˆe`u chı˙’nh luˆo`ng 181

7.2.3 Phˆan t´ıch luˆo`ng 182

7.3 C´ac ca˙’i biˆen d¯o.n gia˙’n cu˙’a b`ai to´an luˆo`ng l´o.n nhˆa´t 183

7.3.1 C´ac d¯ˆo` thi c´o nhiˆe`u nguˆo`n v`a nhiˆe`u d¯´ıch 183

7.3.2 C´ac d¯ˆo` thi v´o.i r`ang buˆo.c ta.i c´ac cung v`a d¯ı˙’nh 184

7.3.3 C´ac d¯ˆo` thi c´o cˆa.n trˆen v`a cˆa.n du.´o.i vˆe` luˆo`ng 185

7.4 Luˆo`ng v´o.i chi ph´ı nho˙’ nhˆa´t 186

7.4.1 Thuˆa.t to´an Klein, Busacker, Gowen 186

7.5 Cˇa.p gh´ep 189

7.5.1 C´ac b`ai to´an vˆe` cˇa.p gh´ep 189

7.5.2 Cˇa.p gh´ep l´o.n nhˆa´t trong d¯ˆo` thi hai phˆa`n 192

7.5.3 Cˇa.p gh´ep ho`an ha˙’o trong d¯ˆo` thi hai phˆa`n 193

Trang 7

L` o.i n´ oi d¯ˆ ` u a

Trong thu c tˆe´ d¯ˆe˙’ miˆeu ta˙’ mˆo.t sˆo´ t`ınh huˆo´ng ngu.`o.i ta thu.`o.ng biˆe˙’u thi bˇa`ng mˆo.t h`ınh a˙’nhgˆo`m c´ac d¯iˆe˙’m (c´ac d¯ı˙’nh)-biˆe˙’u diˆe˜n c´ac thu c thˆe˙’-v`a v˜e c´ac d¯oa.n thˇa˙’ng nˆo´i cˇa.p c´ac d¯ı˙’nh biˆe˙’u

diˆe˜n mˆo´i quan hˆe gi˜u.a ch´ung Nh˜u.ng h`ınh nhu thˆe´ thu.`o.ng go.i l`a c´ac d¯ˆo` thi Mu.c d¯´ıch cu˙’a

gi´ao tr`ınh n`ay cung cˆa´p nh˜u.ng kiˆe´n th´u.c co ba˙’n d¯ˆe˙’ nghiˆen c´u.u c´ac d¯ˆo` thi C´ac d¯ˆo` thi xuˆa´thiˆe.n trong nhiˆe` u l˜ınh vu c v´o.i c´ac tˆen go.i kh´ac nhau: “cˆa´u tr´uc” trong cˆong tr`ınh xˆay du ng,

“ma.ch” trong d¯iˆe.n tu.˙’, “lu.o c d¯ˆo` quan hˆe.”, “cˆa´u tr´uc truyˆe` n thˆong”, “cˆa´u tr´uc tˆo˙’ ch´u.c”trong x˜a hˆo.i v`a kinh tˆe´, “cˆa´u tr´uc phˆan tu.˙’” trong ho´a ho.c, vˆan vˆan

Do nh˜u.ng ´u.ng du.ng rˆo.ng r˜ai cu˙’a n´o trong nhiˆe` u l˜ınh vu c, c´o rˆa´t nhiˆe`u nghiˆen c´u.uxung quanh l´y thuyˆe´t d¯ˆo` thi trong nh˜u.ng nˇam gˆa`n d¯ˆay; mˆo.t nhˆan tˆo´ chu˙’ yˆe´u g´op phˆa`n th´ucd¯ˆa˙’y su ph´at triˆe˙’n d¯´o l`a xuˆa´t hiˆe.n c´ac m´ay t´ınh l´o.n c´o thˆe˙’ thu c hiˆe.n nhiˆe` u ph´ep to´an v´o.itˆo´c d¯ˆo rˆa´t nhanh Viˆe.c biˆe˙’u diˆe˜n tru c tiˆe´p v`a chi tiˆe´t c´ac hˆe thˆo´ng thu c tˆe´, chˇa˙’ng ha.n c´acma.ng truyˆe` n thˆong, d¯˜a d¯u.a d¯ˆe´n nh˜u.ng d¯ˆo` thi c´o k´ıch thu.´o.c l´o.n v`a viˆe.c phˆan t´ıch th`anhcˆong hˆe thˆo´ng phu thuˆo.c rˆa´t nhiˆe` u v`ao c´ac thuˆa.t to´an “tˆo´t” c˜ung nhu kha˙’ nˇang cu˙’a m´ayt´ınh Theo d¯´o, gi´ao tr`ınh n`ay s˜e tˆa.p trung v`ao viˆe.c ph´at triˆe˙’n v`a tr`ınh b`ay c´ac thuˆa.t to´and¯ˆe˙’ phˆan t´ıch c´ac d¯ˆo` thi

C´ac phu.o.ng ph´ap phˆan t´ıch v`a thiˆe´t kˆe´ c´ac thuˆa.t to´an trong gi´ao tr`ınh cho ph´ep sinhviˆen c´o thˆe˙’ viˆe´t dˆe˜ d`ang c´ac chu.o.ng tr`ınh minh ho.a Gi´ao tr`ınh d¯u.o c biˆen soa.n cho c´ac d¯ˆo´itu.o ng l`a sinh viˆen To´an-Tin v`a Tin ho.c

Gi´ao tr`ınh su.˙’ du.ng ngˆon ng˜u C d¯ˆe˙’ minh ho.a, tuy nhiˆen c´o thˆe˙’ dˆe˜ d`ang chuyˆe˙’n d¯ˆo˙’isang c´ac ngˆon ng˜u kh´ac; v`a do d¯´o, sinh viˆen cˆa` n c´o mˆo.t sˆo´ kiˆe´n th´u.c vˆe` ngˆon ng˜u C Ngo`ai

ra, hˆa` u hˆe´t c´ac chu.o.ng tr`ınh thao t´ac trˆen cˆa´u tr´uc d˜u liˆe.u nhu danh s´ach liˆen kˆe´t, nˆen d¯`oiho˙’i sinh viˆen pha˙’i c´o nh˜u.ng k˜y nˇang lˆa.p tr`ınh tˆo´t

Gi´ao tr`ınh bao gˆo`m ba˙’y chu.o.ng v`a mˆo.t phˆa`n phu lu.c v´o.i nh˜u.ng nˆo.i dung ch´ınh nhu.sau:

• Chu.o.ng th´u nhˆa´t tr`ınh b`ay nh˜u.ng kh´ai niˆe.m cˇan ba˙’n vˆe` d¯ˆo` thi

• Chu.o.ng 2 tr`ınh b`ay nh˜u.ng sˆo´ co ba˙’n cu˙’a d¯ˆo` thi ´Y ngh˜ıa thu c tiˆe˜n cu˙’a c´ac sˆo´ n`ay

Trang 8

• Chu.o.ng 3 t`ım hiˆe˙’u b`ai to´an t`ım d¯u.`o.ng d¯i ngˇa´n nhˆa´t.

• Chu.o.ng 4 d¯ˆe` cˆa.p d¯ˆe´n kh´ai niˆe.m vˆe` cˆay ´U.ng du.ng cu˙’a cˆay Huffman trong n´en d˜u.liˆe.u Ngo`ai ra xˆay du ng c´ac thuˆa.t to´an t`ım cˆay bao tr`um nho˙’ nhˆa´t

• B`ai to´an Euler v`a b`ai to´an Hamilton v`a nh˜u.ng mo.˙’ rˆo.ng cu˙’a ch´ung s˜e d¯u.o c n´oi d¯ˆe´n

trong Chu.o.ng 5

• Chu.o.ng 6 nghiˆen c´u.u c´ac t´ınh chˆa´t phˇa˙’ng cu˙’a d¯ˆo` thi.; v`a cuˆo´i c`ung

• Chu.o.ng 7 t`ım hiˆe˙’u c´ac b`ai to´an trˆen ma.ng vˆa.n ta˙’i.

Ngo`ai ra, phˆa` n phu lu.c tr`ınh b`ay c´ac cˆa´u tr´uc d˜u liˆe.u v`a nh˜u.ng thu˙’ tu.c cˆa`n thiˆe´t d¯ˆe˙’d¯o.n gia˙’n ho´a c´ac d¯oa.n chu.o.ng tr`ınh minh ho.a c´ac thuˆa.t to´an d¯u.o c tr`ınh b`ay

Gi´ao tr`ınh d¯u.o c biˆen soa.n lˆa`n d¯ˆa`u tiˆen nˆen khˆong tr´anh kho˙’i kh´a nhiˆe` u thiˆe´u s´ot T´acgia˙’ mong c´o nh˜u.ng d¯´ong g´op t`u ba.n d¯o.c

Tˆoi xin ca˙’m o.n nh˜u.ng gi´up d¯˜o d¯˜a nhˆa.n d¯u.o c t`u nhiˆe` u ngu.`o.i m`a khˆong thˆe˙’ liˆe.t kˆehˆe´t, d¯ˇa.c biˆe.t l`a c´ac ba.n sinh viˆen, trong qu´a tr`ınh biˆen soa.n gi´ao tr`ınh n`ay

D- `a La.t, ng`ay 5 th´ang 3 nˇam 2002

PHA.M Tiˆe´n So.n

Trang 9

Chu.o.ng 1

1.1.1 D - ˆo ` thi c´o hu.´o.ng

D - ˆo` thi c´o hu.´o.ng G = (V, E) gˆo`m mˆo.t tˆa.p V c´ac phˆa`n tu.˙’ go.i l`a d¯ı˙’nh (hay n´ut) v`a mˆo.t tˆa.p

E c´ac cung sao cho mˆo˜i cung e ∈ E tu.o.ng ´u.ng v´o.i mˆo.t cˇa.p c´ac d¯ı˙’nh d¯u.o c sˇa´p th´u tu Nˆe´u c´o d¯´ung mˆo.t cung e tu.o.ng ´u.ng c´ac d¯ı˙’nh d¯u.o c sˇa´p th´u tu (a, b), ta s˜e viˆe´t e := (a, b) Ch´ung ta s˜e gia˙’ su.˙’ c´ac d¯ı˙’nh d¯u.o c d¯´anh sˆo´ l`a v1, v2, , v n hay gia˙’n tiˆe.n, 1, 2, , n, trong d¯´o n = #V l`a sˆo´ c´ac d¯ı˙’nh cu˙’a d¯ˆo` thi

Nˆe´u e l`a mˆo.t cung tu.o.ng ´u.ng cˇa.p c´ac d¯ı˙’nh d¯u.o c sˇa´p th´u tu v i v`a v j th`ı d¯ı˙’nh v i go.i l`a

gˆo´c v`a d¯ı˙’nh v j go.i l`a ngo.n; cung e go.i l`a liˆen thuˆo.c hai d¯ı˙’nh v i v`a v j Ch´ung ta s˜e thu.`o.ng k´y hiˆe.u m = #E−sˆo´ ca.nh cu˙’a d¯ˆo` thi G C´ac ca.nh thu.`o.ng d¯u.o c d¯´anh sˆo´ l`a e1, e2, , e m Mˆo.t c´ach h`ınh ho.c, c´ac d¯ı˙’nh d¯u.o c biˆe˙’u diˆe˜n bo.˙’i c´ac d¯iˆe˙’m, v`a e = (v i , v j) d¯u.o c biˆe˙’u

diˆe˜n bo.˙’i mˆo.t cung nˆo´i c´ac d¯iˆe˙’m v i v`a v j

Mˆo.t cung c´o gˆo´c tr`ung v´o.i ngo.n go.i l`a khuyˆen.

Nˆe´u c´o nhiˆe` u ho.n mˆo.t cung v´o.i gˆo´c ta.i v i v`a ngo.n ta.i v j th`ı G go.i l`a d¯a d¯ˆo` thi v`a c´ac cung tu.o.ng ´u.ng go.i l`a song song D - o.n d¯ˆo` thi c´o hu.´o.ng l`a d¯ˆo` thi khˆong khuyˆen trong d¯´o hai d¯ı˙’nh bˆa´t k`y v i v`a v j c´o nhiˆe` u nhˆa´t mˆo.t cung (v i , v j ) Chˇa˙’ng ha.n, d¯ˆo` thi trong H`ınh 1.1 c´o cung e8 l`a khuyˆen; c´ac cung e4 v`a e9 l`a song song do c`ung tu.o.ng ´u.ng cˇa.p d¯ı˙’nh v3 v`a v4.

Trang 10

.

.

.

.

v1

4

v5

e1 e2

e3

e4

e5

e8

e9

H`ınh 1.1: V´ı du cu˙’a 2−d¯ˆo` thi c´o hu.´o.ng.

1.1.2 D - ˆo ` thi v`a ´anh xa d¯a tri.

V´o.i mˆo˜i x ∈ V, k´y hiˆe.u Γ(x) := {y ∈ V | (x, y) ∈ E} Khi d¯´o ta c´o mˆo.t ´anh xa d¯a tri Γ: V → 2 V , x 7→ Γ(x) K´y hiˆe.u Γ −1 l`a ´anh xa (d¯a tri.) ngu.o c cu˙’a Γ.

Nˆe´u G l`a d¯o.n d¯ˆo ` thi., th`ı d¯ˆo` thi n`ay ho`an to`an d¯u.o c x´ac d¯i.nh bo.˙’i tˆa.p V v`a ´anh xa d¯a tri Γ t`u V v`ao 2 V V`ı vˆa.y, d¯ˆo` thi n`ay c`on c´o thˆe˙’ k´y hiˆe.u l`a G = (V, Γ).

Nˆe´u xo´a cung e9 trong H`ınh 1.1 ta nhˆa.n d¯u.o c d¯o.n d¯ˆo` thi v`a do d¯´o c´o thˆe˙’ biˆe˙’u diˆe˜n

bo.˙’i ´anh xa d¯a tri Γ Trong tru.`o.ng ho p n`ay ta c´o

Γ(v1) = {v2}, Γ(v2) = {v1, v3}, Γ(v3) = {v4, v5}, Γ(v4) = {v5}, Γ(v5) = {v1, v5}.

1.1.3 D - ˆo ` thi vˆo hu.´o.ng

Khi nghiˆen c´u.u mˆo.t sˆo´ t´ınh chˆa´t cu˙’a c´ac d¯ˆo` thi., ta thˆa´y rˇa`ng ch´ung khˆong phu thuˆo.c v`ao hu.´o.ng cu˙’a c´ac cung, t´u.c l`a khˆong cˆa` n phˆan biˆe.t su kh´ac nhau gi˜u.a c´ac d¯iˆe˙’m bˇa´t d¯ˆa`u v`a kˆe´t th´uc D- iˆe` u n`ay d¯o.n gia˙’n l`a mˆo˜i khi c´o ´ıt nhˆa´t mˆo.t cung gi˜u.a hai d¯ı˙’nh ta khˆong quan tˆam d¯ˆe´n th´u tu cu˙’a ch´ung

V´o.i mˆo˜i cung, t´u.c l`a mˆo˜i cˇa.p c´o th´u tu (v i , v j ) ta cho tu.o.ng ´u.ng cˇa.p khˆong c´o th´u.

tu (v i , v j ) go.i l`a c´ac ca.nh Tu.o.ng d¯u.o.ng, ta n´oi rˇa`ng ca.nh l`a mˆo.t cung m`a hu.´o.ng d¯˜a bi bo˙’ quˆen Vˆe ` h`ınh ho.c, ca.nh (v i , v j) d¯u.o c biˆe˙’u diˆe˜n bo.˙’i c´ac d¯oa.n thˇa˙’ng (hoˇa.c cong) v`a khˆong

c´o m˜ui tˆen liˆen thuˆo.c hai d¯iˆe˙’m tu.o.ng ´u.ng hai d¯ı˙’nh v i v`a v j

Trang 11

Nghiˆen c´u.u c´ac t´ınh chˆa´t vˆo hu.´o.ng cu˙’a d¯ˆo ` thi G = (V, E) d¯u.a vˆe` kha˙’o s´at tˆa.p E l`a tˆa.p c´ac ca.nh, t´u.c l`a, mˆo.t tˆa.p h˜u.u ha.n c´ac phˆa`n tu.˙’ m`a mˆo˜i phˆa`n tu.˙’ l`a mˆo.t cˇa.p hai d¯ı˙’nh phˆan biˆe.t hay d¯ˆo`ng nhˆa´t cu˙’a V.

D - a d¯ˆo` thi vˆo hu.´o.ng l`a d¯ˆo` thi m`a c´o thˆe˙’ c´o nhiˆe`u ho.n mˆo.t ca.nh liˆen thuˆo.c hai d¯ı˙’nh.

D- ˆo` thi go.i l`a d¯o.n nˆe´u n´o khˆong c´o khuyˆen v`a hai d¯ı˙’nh bˆa´t k`y c´o nhiˆe`u nhˆa´t mˆo.t ca.nh

liˆen thuˆo.c ch´ung

v1

v4

v5

e1 e2

e5

e8

e9

H`ınh 1.2: D- ˆo` thi vˆo hu.´o.ng tu.o.ng ´u.ng d¯ˆo` thi trong H`ınh 1.1

1.1.4 C´ ac d¯i.nh ngh˜ıa ch´ınh

Hai cung, hoˇa.c hai ca.nh go.i l`a kˆe ` nhau nˆe´u ch´ung c´o ´ıt nhˆa´t mˆo.t d¯ı˙’nh chung Chˇa˙’ng ha.n, hai ca.nh e1 v`a e3 trong H`ınh 1.2 l`a kˆe` nhau Hai d¯ı˙’nh v i v`a v j go.i l`a kˆe ` nhau nˆe´u tˆo`n ta.i

ca.nh hoˇa.c cung e k liˆen thuˆo.c ch´ung V´ı du trong H`ınh 1.2 hai d¯ı˙’nh v2 v`a v3 l`a kˆe` nhau (liˆen

thuˆo.c bo.˙’i ca.nh e3), nhu.ng d¯ı˙’nh v2 v`a v5 khˆong kˆe` nhau

Bˆa.c v`a nu.˙’a bˆa.c

Bˆa.c ngo`ai cu˙’a d¯ı˙’nh v ∈ V, k´y hiˆe.u d+G (v) (hay d+(v) nˆe´u khˆong so nhˆa`m lˆa˜n) l`a sˆo´ c´ac cung c´o d¯ı˙’nh v l`a gˆo´c Bˆa.c trong cu˙’a d¯ı˙’nh v ∈ V, k´y hiˆe.u d −

G (v) (hay d − (v) nˆe´u khˆong so nhˆa`m lˆa˜n) l`a sˆo´ c´ac cung c´o d¯ı˙’nh v l`a ngo.n.

Chˇa˙’ng ha.n, d¯ˆo` thi c´o hu.´o.ng trong H`ınh 1.1 c´o d+(v2) = 2, d − (v2) = 1.

Trang 12

Hiˆe˙’n nhiˆen rˇa`ng, tˆo˙’ng c´ac bˆa.c ngo`ai cu˙’a c´ac d¯ı˙’nh bˇa`ng tˆo˙’ng c´ac bˆa.c trong cu˙’a c´acd¯ı˙’nh v`a bˇa`ng tˆo˙’ng sˆo´ cung cu˙’a d¯ˆo` thi G, t´u.c l`a

Nˆe´u G l`a d¯ˆo ` thi vˆo hu.´o.ng, bˆa.c cu˙’a d¯ı˙’nh v ∈ V, k´y hiˆe.u d G (v) (hay d(v) nˆe´u khˆong so

nhˆa` m lˆa˜n) l`a sˆo´ c´ac ca.nh liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh v v´o.i khuyˆen d¯u.o c d¯ˆe´m hai lˆa`n V´ı du d¯ˆo` thi vˆo hu.´o.ng trong H`ınh 1.2 c´o d(v2) = 3, d(v5) = 5.

ac cung (ca.nh) liˆen thuˆo.c tˆa.p A ⊂ V C´ac d¯ˆo´i chu tr`ınh

Gia˙’ su.˙’ A ⊂ V K´y hiˆe.u ω+(A) l`a tˆa.p tˆa´t ca˙’ c´ac cung c´o d¯ı˙’nh gˆo´c thuˆo.c A v`a d¯ı˙’nh ngo.n thuˆo.c A c := V \ A, v`a ω − (A) l`a tˆa.p tˆa´t ca˙’ c´ac cung c´o d¯ı˙’nh ngo.n thuˆo.c A v`a d¯ı˙’nh gˆo´c thuˆo.c

A c D- ˇa.t

ω(A) = ω+(A) ∪ ω − (A).

Tˆa.p c´ac cung hoˇa.c ca.nh c´o da.ng ω(A) go.i l`a d¯ˆo´i chu tr`ınh cu˙’a d¯ˆo` thi

D- ˆo` thi c´o tro.ng sˆo´

D - ˆo` thi c´o tro.ng sˆo´ nˆe´u trˆen mˆo˜i cung (hoˇa.c ca.nh) e ∈ E c´o tu.o.ng ´u.ng mˆo.t sˆo´ thu c w(e) go.i l`a tro.ng lu.o ng cu˙’a cung e.

D- ˆo` thi d¯ˆo´i x´u.ng

D- ˆo` thi c´o hu.´o.ng go.i l`a d¯ˆo´i x´u.ng nˆe´u c´o bao nhiˆeu cung da.ng (v i , v j) th`ı c˜ung c´o bˆa´y nhiˆeu

cung da.ng (v j , v i ).

D- ˆo` thi pha˙’n d¯ˆo´i x´u.ng

D- ˆo` thi c´o hu.´o.ng go.i l`a pha˙’n d¯ˆo´i x´u.ng nˆe´u c´o cung da.ng (v i , v j) th`ı khˆong c´o cung da.ng

(v j , v i ).

Trang 13

D- ˆo` thi d¯ˆa` y d¯u˙’

D- ˆo` thi vˆo hu.´o.ng go.i l`a d¯ˆa`y d¯u˙’ nˆe´u hai d¯ı˙’nh bˆa´t k`y v i v`a v j tˆo`n ta.i mˆo.t ca.nh da.ng (v i , v j ).

D- o.n d¯ˆo` thi vˆo hu.´o.ng d¯ˆa`y d¯u˙’ n d¯ı˙’nh d¯u.o c k´y hiˆe.u l`a K n

D- ˆo` thi con

Gia˙’ su.˙’ A ⊂ V D - ˆo` thi con d¯u.o c sinh bo.˙’i tˆa.p A l`a d¯ˆo` thi G A := (A, E A) trong d¯´o c´ac d¯ı˙’nh l`ac´ac phˆa` n tu.˙’ cu˙’a tˆa.p A v`a c´ac cung trong E A l`a c´ac cung cu˙’a G m`a hai d¯ı˙’nh n´o liˆen thuˆo.c thuˆo.c tˆa.p A.

Nˆe´u G l`a d¯ˆo` thi biˆe˙’u diˆe˜n ba˙’n d¯ˆo` giao thˆong cu˙’a nu.´o.c Viˆe.t Nam th`ı d¯ˆo` thi biˆe˙’u diˆe˜nba˙’n d¯ˆo` giao thˆong cu˙’a th`anh phˆo´ D- `a La.t l`a mˆo.t d¯ˆo` thi con

D- ˆo` thi bˆo phˆa.n

X´et d¯ˆo` thi G = (V, E) v`a U ⊂ E D - ˆo` thi bˆo phˆa.n sinh bo.˙’i tˆa.p U l`a d¯ˆo` thi v´o.i tˆa.p d¯ı˙’nh V v`a c´ac cung thuˆo.c U (c´ac cung cu˙’a E \ U bi xo´a kho˙’i G).

D- ˆo` thi con bˆo phˆa.n

X´et d¯ˆo` thi G = (V, E) v`a A ⊂ V, U ⊂ E D - ˆo` thi con bˆo phˆa.n sinh bo.˙’i tˆa.p A v`a U l`a d¯ˆo` thi bˆo phˆa.n cu˙’a G A sinh bo.˙’i U.

1.2.1 Ma trˆ a.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-cung

Ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-cung cu˙’a d¯ˆo` thi G = (V, E) l`a ma trˆa.n A = (a ij ), i = 1, 2, , n, j =

1, 2, , m, v´o.i c´ac phˆa ` n tu.˙’ 0, 1 v`a −1, trong d¯´o mˆo˜i cˆo.t biˆe˙’u diˆe˜n mˆo.t cung cu˙’a G v`a mˆo˜i h`ang biˆe˙’u diˆe˜n mˆo.t d¯ı˙’nh cu˙’a G Nˆe´u e k = (v i , v j ) ∈ E th`ı tˆa´t ca˙’ c´ac phˆa ` n tu.˙’ cu˙’a cˆo.t k bˇa`ng

khˆong ngoa.i tr`u

a ik = 1, a jk = −1.

Trang 14

V´ı du 1.2.1 Ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-cung cu˙’a d¯ˆo` thi trong H`ınh 1.3 l`a

e1 e2 e3 e4 e5

.

e1

e2

e3

e4

e5

H`ınh 1.3:

Nhˇa´c la.i rˇa`ng, ma trˆa.n vuˆong go.i l`a unimodular nˆe´u d¯i.nh th´u.c cu˙’a n´o bˇa`ng 1 hoˇa.c

−1 Ma trˆa.n A cˆa´p m × n go.i l`a total unimodular nˆe´u tˆa´t ca˙’ c´ac ma trˆa.n vuˆong con khˆong suy biˆe´n cu˙’a A l`a unimodular.

Mˆe.nh d¯ˆe` 1.2.2 Ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-cung cu˙’a d¯ˆo` thi G = (V, E) l`a total unimodular.

Ch´u.ng minh Ch´u ´y rˇa`ng ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-cung cu˙’a d¯ˆo` thi G = (V, E) ch´u.a d¯´ung

hai phˆa` n tu.˙’ kh´ac khˆong trˆen mˆo˜i cˆo.t, mˆo.t bˇa`ng 1 v`a mˆo.t bˇa`ng −1 Do d¯´o ta c´o thˆe˙’ ch´u.ng

minh theo quy na.p nhu sau: Hiˆe˙’n nhiˆen, tˆa´t ca˙’ c´ac ma trˆa.n vuˆong con khˆong suy biˆe´n cˆa´p 1

cu˙’a A l`a modular; gia˙’ su.˙’ khˇa˙’ng d¯i.nh d¯´ung cho mo.i ma trˆa.n con khˆong suy biˆe´n cˆa´p (k − 1) X´et ma trˆa.n vuˆong con A 0 cˆa´p k cu˙’a A Nˆe´u mˆo˜i cˆo.t cu˙’a A 0 ch´u.a d¯´ung hai phˆa` n tu.˙’

kh´ac khˆong th`ı det(A 0 ) = 0 (thˆa.t vˆa.y, tˆo˙’ng tˆa´t ca˙’ c´ac h`ang cu˙’a A 0 l`a vector khˆong, do d¯´o c´ac

h`ang l`a d¯ˆo.c lˆa.p tuyˆe´n t´ınh) Nˆe´u tˆo`n ta.i mˆo.t cˆo.t cu˙’a A 0 khˆong c´o phˆa` n tu.˙’ kh´ac khˆong th`ı

det(A 0 ) = 0 Cuˆo´i c`ung, nˆe´u tˆo `n ta.i cˆo.t j cu˙’a A 0 sao cho c´o d¯´ung mˆo.t phˆa`n tu.˙’ kh´ac khˆong

a ij (bˇa`ng 1, hay −1) th`ı det(A 0 ) = ± det(A 00 ), trong d¯´o A 00 l`a ma trˆa.n vuˆong cˆa´p (k − 1) nhˆa.n d¯u.o c t`u A 0 bˇa`ng c´ach xo´a h`ang i v`a cˆo.t j Theo gia˙’ thiˆe´t quy na.p, det(A 0 ) bˇa`ng 1, −1

Trang 15

1.2.2 Ma trˆ a.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-ca.nh

X´et d¯ˆo` thi vˆo hu.´o.ng G = (V, E) Ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-ca.nh cu˙’a d¯ˆo` thi G l`a ma trˆa.n

A = (a ij ), i = 1, 2, , n, j = 1, 2, , m, v´o.i c´ac phˆa ` n tu.˙’ 0 v`a 1, trong d¯´o mˆo˜i cˆo.t biˆe˙’u diˆe˜n mˆo.t ca.nh cu˙’a G v`a mˆo˜i h`ang biˆe˙’u diˆe˜n mˆo.t d¯ı˙’nh cu˙’a G; ngo`ai ra, nˆe´u ca.nh e k liˆen thuˆo.c

hai d¯ı˙’nh v i v`a v j th`ı tˆa´t ca˙’ c´ac phˆa` n tu.˙’ cu˙’a cˆo.t k bˇa`ng khˆong ngoa.i tr`u.

a ik = 1, a jk = 1.

V´ı du 1.2.3 Ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-ca.nh cu˙’a d¯ˆo` thi trong H`ınh 1.4 l`a

e1 e2 e3 e4 e5

.

e1

e2

e3

e4

e5

H`ınh 1.4:

Tr´ai v´o.i ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-cung, n´oi chung ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-ca.nh khˆong total unimodular Chˇa˙’ng ha.n, trong v´ı du trˆen, ma trˆa.n con

1 0 1

0 1 1

c´o d¯i.nh th´u.c bˇa`ng −2.

D- ˆo` thi vˆo hu.´o.ng G = (V, E) go.i l`a hai phˆa`n nˆe´u c´o thˆe˙’ phˆan hoa.ch tˆa.p c´ac d¯ı˙’nh

V th`anh hai tˆa.p con r`o.i nhau V1 v`a V2 sao cho d¯ˆo´i v´o.i mˆo˜i ca.nh (v i , v j ) ∈ E th`ı hoˇa.c

v i ∈ V1, v j ∈ V2 hoˇa.c v j ∈ V1, v i ∈ V2.

Trang 16

H`ınh 1.5: D- ˆo` thi hai phˆa`n K 2,3 V´ı du 1.2.4 Dˆe˜ kiˆe˙’m tra d¯ˆo` thi K 2,3 trong H`ınh 1.5 l`a hai phˆa` n

Mˆe.nh d¯ˆe` 1.2.5 Ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-ca.nh cu˙’a d¯ˆo` thi vˆo hu.´o.ng G = (V, E) l`a total unimodular nˆe´u v`a chı˙’ nˆe´u G l`a d¯ˆo ` thi hai phˆa`n.

Ch´u.ng minh (1) Nˆe´u d¯ˆo` thi l`a hai phˆa`n, th`ı ch´ung ta c´o thˆe˙’ ch´u.ng minh theo quy na.p rˇa`ng

mo.i ma trˆa.n vuˆong con B cu˙’a ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-ca.nh c´o d¯i.nh th´u.c det(B) = 0, 1 hoˇa.c

−1 D- iˆe` u n`ay d¯´ung v´o.i c´ac ma trˆa.n vuˆong con cˆa´p 1; gia˙’ su.˙’ khˇa˙’ng d¯i.nh d¯´ung v´o.i c´ac ma

trˆa.n vuˆong con cˆa´p (k − 1) X´et ma trˆa.n vuˆong con B cˆa´p k.

Nˆe´u mˆo˜i cˆo.t B j cu˙’a B ch´u.a d¯´ung hai phˆa` n tu.˙’ bˇa`ng 1 th`ı

X

i∈I1

B i = X

i∈I2

B i ,

trong d¯´o I1 v`a I2 l`a c´ac tˆa.p chı˙’ sˆo´ tu.o.ng ´u.ng hai phˆan hoa.ch cu˙’a tˆa.p c´ac d¯ı˙’nh V v`a B i l`a

vector h`ang cu˙’a B C´ac vector h`ang phu thuˆo.c tuyˆe´n t´ınh, nˆen det(B) = 0.

Nˆe´u, ngu.o c la.i, tˆo`n ta.i cˆo.t c´o d¯´ung mˆo.t phˆa`n tu.˙’ bˇa`ng 1, chˇa˙’ng ha.n b ij = 1, k´y hiˆe.u C l`a ma trˆa.n nhˆa.n d¯u.o c t`u B bˇa`ng c´ach xo´a h`ang i v`a cˆo.t j Th`ı

det(B) = ± det(C) (= 0, 1 hoˇa.c − 1 theo quy na.p).

(2) Mˇa.t kh´ac, dˆe˜ d`ang ch´u.ng minh rˇa`ng ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-ca.nh cu˙’a d¯ˆo` thi l`a mˆo.t chu

tr`ınh d¯ˆo d`ai le˙’ (t´u.c l`a sˆo´ ca.nh trˆen chu tr`ınh l`a le˙’-xem Phˆa`n 1.3) c´o d¯i.nh th´u.c bˇa`ng ±2 Do d¯´o G khˆong ch´u.a chu tr`ınh d¯ˆo d`ai le˙’ v`a v`ı vˆa.y n´o l`a hai phˆa`n theo bˆo˙’ d¯ˆe` sau /

Bˆo˙’ d¯ˆ` 1.2.6 De - ˆo ` thi vˆo hu.´o.ng G l`a hai phˆa`n nˆe´u v`a chı˙’ nˆe´u G khˆong ch´u.a chu tr`ınh c´o d¯ˆo d`ai le˙’.

Ch´u.ng minh D - iˆe ` u kiˆe.n cˆa`n Do V d¯u.o c phˆan hoa.ch th`anh V1 v`a V2 :

V = V2∪ V2, V1∩ V2 = ∅.

Trang 17

Gia˙’ thiˆe´t tˆo`n ta.i mˆo.t chu tr`ınh c´o d¯ˆo d`ai le˙’

µ = {v i1 , v i2 , , v i q , v i1 }

v`a khˆong mˆa´t t´ınh tˆo˙’ng qu´at, lˆa´y v i1 ∈ V1 Do G l`a hai phˆa` n, nˆen hai d¯ı˙’nh liˆen tiˆe´p trˆen

chu tr`ınh µ pha˙’i c´o mˆo.t d¯ı˙’nh thuˆo.c V1 v`a d¯ı˙’nh kia thuˆo.c V2 Do d¯´o v i2 ∈ V2, v i3 ∈ V1, , v`a tˆo˙’ng qu´at, v i k ∈ V1 nˆe´u k le˙’ v`a v i k ∈ V2 nˆe´u k chˇa˜n M`a chu tr`ınh µ c´o d¯ˆo d`ai le˙’ nˆen

v i q ∈ V1 v`a bo.˙’i vˆa.y v i1 ∈ V2 D- iˆe` u n`ay mˆau thuˆa˜n v´o.i V1 ∩ V2 = ∅.

D - iˆe ` u kiˆe.n d¯u˙’ Khˆong mˆa´t t´ınh tˆo˙’ng qu´at gia˙’ thiˆe´t d¯ˆo` thi G liˆen thˆong Gia˙’ su.˙’ khˆong tˆo`n

ta.i chu tr`ınh c´o d¯ˆo d`ai le˙’

Cho.n d¯ı˙’nh bˆa´t k`y, chˇa˙’ng ha.n v i v`a g´an nh˜an cho n´o l`a “ + ” Sau d¯´o lˇa.p la.i c´ac ph´ep

to´an sau:

Cho.n d¯ı˙’nh d¯˜a d¯u.o c g´an nh˜an v j v`a g´an nh˜an ngu.o c v´o.i nh˜an cu˙’a v j cho tˆa´t ca˙’ c´acd¯ı˙’nh kˆe` v´o.i d¯ı˙’nh v j

Tiˆe´p tu.c qu´a tr`ınh n`ay cho d¯ˆe´n khi xa˙’y ra mˆo.t trong hai tru.`o.ng ho p:

(a) Tˆa´t ca˙’ c´ac d¯ı˙’nh d¯˜a d¯u.o c g´an nh˜an v`a hai d¯ı˙’nh bˆa´t k`y kˆe` nhau c´o nh˜an kh´ac nhau (mˆo.t

mang dˆa´u + v`a mˆo.t mang dˆa´u −); hoˇa.c

(b) Tˆo`n ta.i d¯ı˙’nh, chˇa˙’ng ha.n v j k , d¯u.o c g´an hai nh˜an kh´ac nhau.

Trong Tru.`o.ng ho p (a), d¯ˇa.t V1 l`a tˆa.p tˆa´t ca˙’ c´ac d¯ı˙’nh d¯u.o c g´an nh˜an “+” v`a V2 l`a tˆa.p tˆa´t

ca˙’ c´ac d¯ı˙’nh d¯u.o c g´an nh˜an “−” Do tˆa´t ca˙’ c´ac ca.nh liˆen thuˆo.c gi˜u.a c´ac cˇa.p d¯ı˙’nh c´o nh˜an

kh´ac nhau nˆen d¯ˆo` thi G l`a hai phˆa`n.

Trong Tru.`o.ng ho p (b), d¯ı˙’nh v j k d¯u.o c g´an nh˜an “+” do.c theo mˆo.t dˆay chuyˆe` n µ1 n`ao

d¯´o, v´o.i c´ac d¯ı˙’nh d¯u.o c g´an nh˜an “+” v`a “−” xen k˜e nhau xuˆa´t ph´at t`u v i v`a kˆe´t th´uc ta.i

v j k Tu.o.ng tu , d¯ı˙’nh v j k d¯u.o c g´an nh˜an “−” do.c theo mˆo.t dˆay chuyˆe ` n µ2 n`ao d¯´o, v´o.i c´ac

d¯ı˙’nh d¯u.o c g´an nh˜an “+” v`a “−” xen k˜e nhau xuˆa´t ph´at t`u v i v`a kˆe´t th´uc ta.i v j k Nhu.ng nhu thˆe´ chu tr`ınh d¯i do.c theo µ1 t`u d¯ı˙’nh v i d¯ˆe´n d¯ı˙’nh v j k sau d¯´o d¯i ngu.o c la.i do.c theo µ2

vˆe` la.i v i c´o d¯ˆo d`ai le˙’ D- iˆe` u n`ay mˆau thuˆa˜n v´o.i gia˙’ thiˆe´t, v`a do d¯´o khˆong thˆe˙’ xa˙’y ra Tru.`o.ng

1.2.3 Ma trˆ a.n kˆe ` hay ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-d¯ı˙’nh

Gia˙’ su.˙’ G = (V, E) l`a d¯ˆo ` thi sao cho c´o nhiˆe`u nhˆa´t mˆo.t cung liˆen thuˆo.c hai d¯ı˙’nh bˆa´t k`y v i

v`a v j Ma trˆa.n kˆe ` hay ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-d¯ı˙’nh l`a ma trˆa.n vuˆong A = (a ij ) cˆa´p n × n

Trang 18

v´o.i c´ac phˆa` n tu.˙’ 0 hoˇa.c 1:

a ij :=

(

1 nˆe´u (v i , v j ) ∈ E,

0 nˆe´u ngu.o c la.i

Trong tru.`o.ng ho p d¯ˆo` thi vˆo hu.´o.ng, ma trˆa.n kˆe` cu˙’a d¯o.n d¯ˆo` thi c˜ung c´o thˆe˙’ d¯u.o c d¯i.nh

ngh˜ıa bˇa`ng c´ach xem mˆo˜i ca.nh (v i , v j ) tu.o.ng ´u.ng hai cung (v i , v j ) v`a (v j , v i ) Trong tru.`o.ng

ho p n`ay, ma trˆa.n kˆe` l`a d¯ˆo´i x´u.ng

1.2.4 C´ ac biˆ e˙’u diˆ e ˜n cu˙’a d¯ˆo ` thi.

D- ˆe˙’ mˆo ta˙’ mˆo.t d¯ˆo` thi., ta c´o thˆe˙’ su.˙’ du.ng mˆo.t sˆo´ c´ach biˆe˙’u diˆe˜n kh´ac nhau V´o.i quan d¯iˆe˙’mlˆa.p tr`ınh, n´oi chung c´ac biˆe˙’u diˆe˜n n`ay khˆong tu.o.ng d¯u.o.ng theo kh´ıa ca.nh hiˆe.u qua˙’ cu˙’athuˆa.t to´an

C´o hai c´ach biˆe˙’u diˆe˜n ch´ınh: Th´u nhˆa´t, su.˙’ du.ng ma trˆa.n kˆe` hoˇa.c c´ac dˆa˜n xuˆa´t cu˙’an´o; th´u hai, su.˙’ du.ng ma trˆa.n liˆen thuˆo.c hoˇa.c c´ac dˆa˜n xuˆa´t cu˙’a n´o

Su.˙’ du.ng ma trˆa.n kˆe`

Ch´ung ta biˆe´t rˇa`ng c´ac ma trˆa.n kˆe` cho ph´ep miˆeu ta˙’ hoˇa.c c´ac 1-d¯ˆo` thi d¯i.nh hu.´o.ng, hoˇa.cc´ac d¯o.n d¯ˆo` thi vˆo hu.´o.ng V´o.i c´ach biˆe˙’u diˆe˜n d¯ˆo` thi qua ma trˆa.n kˆe`, ta thˆa´y sˆo´ lu.o ng thˆongtin, gˆo`m c´ac bit 0 v`a 1, cˆa` n lu.u tr˜u l`a n2 C´ac bit c´o thˆe˙’ d¯u.o c kˆe´t ho p trong c´ac t`u K´y hiˆe.u w l`a d¯ˆo d`ai cu˙’a t`u (t´u.c l`a sˆo´ c´ac bit trong mˆo.t t`u m´ay t´ınh) Khi d¯´o mˆo˜i h`ang cu˙’a ma

trˆa.n kˆe` c´o thˆe˙’ d¯u.o c viˆe´t nhu mˆo.t d˜ay n bit trong dn/we t`u.1 Do d¯´o sˆo´ c´ac t`u d¯ˆe˙’ lu.u tr˜u

ma trˆa.n kˆe` l`a ndn/we.

Ma trˆa.n kˆe` cu˙’a d¯ˆo` thi vˆo hu.´o.ng l`a d¯ˆo´i x´u.ng, nˆen ta chı˙’ cˆa`n lu.u tr˜u nu.˙’a tam gi´ac trˆencu˙’a n´o, v`a do d¯´o chı˙’ cˆa` n n(n − 1)/2 bit Tuy nhiˆen, v´o.i c´ach lu.u tr˜u n`ay, s˜e tˇang d¯ˆo ph´u.c

ta.p v`a th`o.i gian t´ınh to´an trong mˆo.t sˆo´ b`ai to´an

Trong tru.`o.ng ho p c´ac ma trˆa.n thu.a (m ¿ n2 v´o.i d¯ˆo` thi c´o hu.´o.ng; m ¿ 1

2n(n + 1) d¯ˆo´i

v´o.i d¯ˆo` thi vˆo hu.´o.ng) c´ach biˆe˜u diˆe˜n n`ay l`a l˜ang ph´ı Do d¯´o ta s˜e t`ım c´ach biˆe˙’u diˆe˜n chı˙’ c´acphˆa` n tu.˙’ kh´ac khˆong

V`ı mu.c d¯´ıch n`ay ta s˜e su.˙’ du.ng mˆo.t ma˙’ng danh s´ach kˆe ` cho d¯ˆo` thi c´o hu.´o.ng D- ˆo` thi c´o

hu.´o.ng d¯u.o c biˆe˙’u diˆe˜n bo.˙’i mˆo.t ma˙’ng c´ac con tro˙’ V out[1], V out[2], , V out[n], trong d¯´o mˆo˜i con tro˙’ tu.o.ng ´u.ng v´o.i mˆo.t d¯ı˙’nh trong d¯ˆo` thi c´o hu.´o.ng Mˆo˜i phˆa`n tu.˙’ cu˙’a ma˙’ng V out[i] chı˙’ d¯ˆe´n mˆo.t n´ut d¯ˆa`u lu.u tr˜u mu.c d˜u liˆe.u cu˙’a n´ut tu.o.ng ´u.ng d¯ı˙’nh v i v`a ch´u.a mˆo.t con tro˙’

1K´y hiˆe.u dxe l`a sˆo´ nguyˆen nho˙’ nhˆa´t khˆong b´e ho.n x.

Trang 19

chı˙’ d¯ˆe´n mˆo.t danh s´ach liˆen kˆe´t cu˙’a c´ac d¯ı˙’nh kˆe` (d¯ı˙’nh d¯u.o c nˆo´i v´o.i v i theo hu.´o.ng t`u v i ra) Mˆo˜i n´ut kˆe` c´o hai tru.`o.ng:

1 Tru.`o.ng sˆo´ nguyˆen: lu.u tr˜u sˆo´ hiˆe.u cu˙’a d¯ı˙’nh kˆe` ; v`a

2 Tru.`o.ng liˆen kˆe´t chı˙’ d¯ˆe´n n´ut kˆe´ tiˆe´p trong danh s´ach kˆe` n`ay

.

.

.

.

v1 v2 v3 v4 v5 v6 • • • • • • H`ınh 1.6: C´ach biˆe˙’u diˆe˜n ma˙’ng danh s´ach kˆe` V out[] cu˙’a d¯ˆo` thi c´o hu.´o.ng trong H`ınh 1.6 d¯u.o c cho tu.o.ng ´u.ng trong H`ınh 1.7 (gia˙’ su.˙’ c´ac mu.c d˜u liˆe.u tu.o.ng ´u.ng c´ac d¯ı˙’nh theo th´u tu l`a A, B, C, D, E, F ). N´ut d¯ˆa` u V out[1]

A v4 v5 NULL V out[2]

B v1 v3 NULL V out[3]

C v3 NULL V out[4]

D v2 v3 NULL V out[5]

E v3 v6 NULL V out[6]

H`ınh 1.7: Danh s´ach kˆe` V out[] tu.o.ng ´u.ng d¯ˆo` thi trong H`ınh 1.6

Thay v`ı con tro˙’ chı˙’ d¯ˆe´n mˆo.t danh s´ach c´ac d¯ı˙’nh t`u v i d¯i ra trong V out[i], ta tro˙’ d¯ˆe´n danh s´ach c´ac d¯ı˙’nh d¯i d¯ˆe´n v i v`a do d¯´o c´o thˆe˙’ lu.u tr˜u d¯ˆo` thi thˆong qua ma˙’ng c´ac danh s´ach

Trang 20

kˆe` V in[i] H`ınh 1.8 minh ho.a ma˙’ng c´ac danh s´ach kˆe` V in[] cu˙’a d¯ˆo` thi c´o hu.´o.ng trong H`ınh

1.6

D- ˆe˙’ ´y rˇa`ng, c´ac sˆo´ trong n´ut kˆe` cu˙’a V out[] (tu.o.ng ´u.ng, V in[]) l`a nh˜u.ng chı˙’ sˆo´ cˆo.t

(tu.o.ng ´u.ng, h`ang) trong ma trˆa.n kˆe` cu˙’a d¯ˆo` thi m`a o.˙’ d¯´o sˆo´ 1 xuˆa´t hiˆe.n Ngo`ai ra, trong tru.`o.ng ho p d¯ˆo` thi vˆo hu.´o.ng, hai danh s´ach kˆe` n`ay l`a tr`ung nhau

Khi d¯ˆo` thi c´o tro.ng sˆo´, t´u.c l`a nˆe´u mˆo˜i cung hoˇa.c ca.nh e ∈ E c´o mˆo.t tro.ng lu.o ng w(e),

ta chı˙’ cˆa` n mo.˙’ rˆo.ng cˆa´u tr´uc cu˙’a mˆo˜i n´ut trong danh s´ach kˆe` bˇa`ng c´ach thˆem mˆo.t tru.`o.ng lu.u tr˜u tro.ng lu.o ng cu˙’a cung

C´ach biˆe˙’u diˆe˜n bˇa`ng danh s´ach kˆe` cu˙’a d¯ˆo` thi c´o hu.´o.ng c´o thˆe˙’ d¯u.o c c`ai d¯ˇa.t trong ngˆon ng˜u lˆa.p tr`ınh C v´o.i c´ac khai b´ao trong thu viˆe.n Graph.h (xem Phu lu.c A) D- ˆe˙’ xˆay du ng ma˙’ng c´ac danh s´ach kˆe` V out[] v`a V in[] cho mˆo.t d¯ˆo` thi., ta c´o thˆe˙’ su.˙’ du.ng c´ac thu˙’ tu.c

MakeV out() v`a MakeV in() tu.o.ng ´u.ng

N´ut d¯ˆa` u

V in[1]

A v2 v6 NULL V in[2]

B v4 NULL V in[3]

C v2 v3 v4 v5 NULL V in[4]

D v1 NULL V in[5]

E v1 NULL V in[6]

H`ınh 1.8: Danh s´ach kˆe` V in[] tu.o.ng ´u.ng d¯ˆo` thi trong H`ınh 1.6

Su.˙’ du.ng c´ac ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-cung hoˇa.c d¯ı˙’nh-ca.nh

Ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-cung hoˇa.c d¯ı˙’nh-ca.nh cho ph´ep ch´ung ta mˆo ta˙’ d¯ˆa`y d¯u˙’ cˆa´u tr´uc cu˙’a

mˆo.t d¯a d¯ˆo` thi khˆong c´o khuyˆen Tuy nhiˆen, do chı˙’ c´o hai phˆa`n tu.˙’ kh´ac khˆong trong mˆo˜i

cˆo.t, nˆen c´o thˆe˙’ biˆe˙’u diˆe˜n thˆong tin o.˙’ da.ng th´ıch ho p ho.n

Ch´ung ta d¯i.nh ngh˜ıa hai ma˙’ng tuyˆe´n t´ınh α[] v`a β[] chiˆe ` u m trong d¯´o v´o.i mˆo˜i cung hoˇa.c ca.nh e k , k = 1, 2, , m, c´ac gi´a tri α[k] v`a β[k] l`a c´ac chı˙’ sˆo´ cu˙’a c´ac d¯ı˙’nh m`a e k liˆen

Trang 21

.

.

v1

v2

v3

e1 e2 e3

e4

e5

e6

e7

e8

H`ınh 1.9:

thuˆo.c Trong tru.`o.ng ho p c´o hu.´o.ng, ch´ung ta quyˆe´t d¯i.nh α[k] l`a d¯ı˙’nh gˆo´c v`a β[k] l`a d¯ı˙’nh ngo.n cu˙’a cung e k

Ch´u ´y rˇa`ng, tr´ai v´o.i ma trˆa.n kˆe` , c´ach biˆe˙’u diˆe˜n n`ay c˜ung c´o thˆe˙’ d¯ˇa.c tru.ng cho c´ac d¯a d¯ˆo` thi c´o khuyˆen

Chˇa˙’ng ha.n, d¯a d¯ˆo` thi cu˙’a H`ınh 1.9 trong d¯´o c´ac cung d¯u.o c d¯´anh sˆo´, ta nhˆa.n d¯u.o c

Trong tru.`o.ng ho p d¯ˆo` thi c´o tro.ng sˆo´, ta chı˙’ cˆa`n thˆem mˆo.t ma˙’ng w[] k´ıch thu.´o.c m lu.u tr˜u tro.ng lu.o ng cu˙’a mˆo˜i ca.nh hoˇa.c cung v´o.i tu.o.ng ´u.ng mˆo.t-mˆo.t c´ac ma˙’ng α[] v`a β[].

Vˆe` c´ach kh´ac biˆe˙’u diˆe˜n hiˆe.u qua˙’ ho.n cu˙’a d¯ˆo` thi vˆo hu.´o.ng su.˙’ du.ng danh s´ach c´ac ca.nh xem [43]

Mˆo´i liˆen hˆe gi˜u.a c´ac biˆe˙’u diˆe˜n

Dˆe˜ d`ang thˆa´y rˇa`ng tˆo`n ta.i c´ac thuˆa.t to´an d¯a th´u.c d¯ˆe˙’ chuyˆe˙’n d¯ˆo˙’i gi˜u.a c´ac kiˆe˙’u d˜u liˆe.u trˆen d¯ˆo` thi H`ınh 1.10 minh ho.a c´ac kha˙’ nˇang c´o thˆe˙’ c´o

D- ˆe˙’ chuyˆe˙’n d¯ˆo˙’i gi˜u.a c´ac kiˆe˙’u d˜u liˆe.u, cˆa`n c´ac chu.o.ng tr`ınh thu c hiˆe.n d¯iˆe`u n`ay (b`ai tˆa.p) C´ac biˆe˙’u diˆe˜n n`ay c´o thˆe˙’ ca˙’i biˆen cho ph`u ho p v´o.i yˆeu cˆa`u Chˇa˙’ng ha.n, d¯ˆo` thi c´o

Trang 22

Ma trˆa.n kˆe` d¯u.o c kˆe´t theo h`ang

Ma trˆa.n kˆe` da.ng tu.`o.ng minh

Ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-cung

hoˇa.c ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-ca.nh

da.ng tu.`o.ng minh

Ma trˆa.n kˆe` d¯u.o c kˆe´t theo cˆo.t

Ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-cunghoˇa.c ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-ca.nh

da.ng kˆe´t theo h`ang

Ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-cunghoˇa.c ma trˆa.n liˆen thuˆo.c d¯ı˙’nh-ca.nh

da.ng kˆe´t theo cˆo.t

Trang 23

1.3 T´ınh liˆ en thˆ ong

1.3.1 Dˆ ay chuyˆ ` n v`a chu tr`ınh e

Gia˙’ su.˙’ v0, v k l`a c´ac d¯ı˙’nh cu˙’a d¯ˆo` thi vˆo hu.´o.ng G := (V, E) Dˆay chuyˆe`n µ t`u v0 d¯ˆe´n v k d¯ˆo

d`ai k l`a mˆo.t d˜ay xen k˜e (k + 1) d¯ı˙’nh v`a k ca.nh bˇa´t d¯ˆa`u t`u v0 v`a kˆe´t th´uc ta.i v k ,

µ := {v0, e1, v1, e2, v2, , v k−1 , e k , v k }, trong d¯´o ca.nh e i liˆen thuˆo.c c´ac d¯ı˙’nh v i−1 v`a v i , i = 1, 2, , k D- ˆe˙’ gia˙’n tiˆe.n, ta thu.`o.ng viˆe´t

µ := {e1, e2, , e k }.

Dˆay chuyˆe` n d¯u.o c go.i l`a d¯o.n gia˙’n (tu.o.ng ´u.ng, so cˆa´p) nˆe´u n´o khˆong d¯i hai lˆa`n qua

c`ung mˆo.t ca.nh (tu.o.ng ´u.ng, d¯ı˙’nh)

Chu tr`ınh l`a mˆo.t dˆay chuyˆe` n trong d¯´o d¯ı˙’nh d¯ˆa` u tr`ung v´o.i d¯ı˙’nh cuˆo´i Chu tr`ınh qua

mˆo˜i ca.nh d¯´ung mˆo.t lˆa`n go.i l`a d¯o.n gia˙’n Chu tr`ınh l`a so cˆa´p nˆe´u n´o d¯i qua mˆo˜i d¯ı˙’nh d¯´ung

mˆo.t lˆa`n tr`u d¯ı˙’nh d¯ˆa`u tiˆen hai lˆa`n (mˆo.t lˆa`n l´uc xuˆa´t ph´at v`a mˆo.t l´uc tro.˙’ vˆe` )

D- ˆo` thi trong H`ınh 1.11 c´o

Trang 24

1.3.2 D - u.`o.ng d¯i v`a ma.ch

Gia˙’ su.˙’ v0, v k l`a c´ac d¯ı˙’nh cu˙’a d¯ˆo` thi c´o hu.´o.ng G := (V, E) D - u.`o.ng d¯i µ t`u v0 d¯ˆe´n v k d¯ˆo d`ai

k l`a mˆo.t d˜ay xen k˜e (k + 1) d¯ı˙’nh v`a k cung bˇa´t d¯ˆa`u t`u v0 v`a kˆe´t th´uc ta.i v k ,

µ := {v0, e1, v1, e2, v2, , v k−1 , e k , v k },

trong d¯´o cung e i liˆen thuˆo.c c´ac d¯ı˙’nh v i−1 v`a v i , i = 1, 2, , k D- ˆe˙’ gia˙’n tiˆe.n, ta c´o thˆe˙’ k´y

hiˆe.u d¯u.`o.ng d¯i µ l`a {e1, e2, , e k }.

Do d¯´o trong H`ınh 1.12 d˜ay c´ac cung

µ1 := {e6, e5, e9, e8, e4}

µ2 := {e1, e6, e5, e9}

µ3 := {e1, e6, e5, e9, e10, e6, e4}

l`a c´ac d¯u.`o.ng d¯i

D- u.`o.ng d¯i l`a d¯o.n gia˙’n nˆe´u khˆong ch´u.a cung n`ao qu´a mˆo.t lˆa`n Suy ra c´ac d¯u.`o.ng d¯i

µ1, µ2 l`a d¯o.n gia˙’n, nhu.ng d¯u.`o.ng d¯i µ3 khˆong d¯o.n gia˙’n do n´o su.˙’ du.ng cung e6 hai lˆa` n

D- u.`o.ng d¯i l`a so cˆa´p nˆe´u khˆong d¯i qua d¯ı˙’nh n`ao qu´a mˆo.t lˆa`n Khi d¯´o d¯u.`o.ng d¯i µ2 l`a

so cˆa´p nhu.ng c´ac d¯u.`o.ng d¯i µ1 v`a µ3 l`a khˆong so cˆa´p Hiˆe˙’n nhiˆen, d¯u.`o.ng d¯i so cˆa´p l`a d¯o.n

gia˙’n nhu.ng ngu.o c la.i khˆong nhˆa´t thiˆe´t d¯´ung Chˇa˙’ng ha.n, ch´u ´y rˇa`ng d¯u.`o.ng d¯i µ1 l`a d¯o.n

gia˙’n nhu.ng khˆong so cˆa´p, d¯u.`o.ng d¯i µ2 v`u.a d¯o.n gia˙’n v`a v`u.a so cˆa´p, d¯u.`o.ng d¯i µ3 khˆongd¯o.n gia˙’n c˜ung khˆong so cˆa´p

Ch´u ´y rˇa`ng, kh´ai niˆe.m dˆay chuyˆe` n l`a ba˙’n sao khˆong c´o hu.´o.ng cu˙’a d¯u.`o.ng d¯i v`a ´apdu.ng cho c´ac d¯ˆo` thi m`a khˆong d¯ˆe˙’ ´y d¯ˆe´n hu.´o.ng cu˙’a c´ac cung

D- u.`o.ng d¯i c˜ung c´o thˆe˙’ d¯u.o c biˆe˙’u diˆe˜n bo.˙’i d˜ay c´ac d¯ı˙’nh m`a ch´ung d¯i qua trong tru.`o.ng

ho p khˆong c´o cung song song (t´u.c hai cung c´o c`ung gˆo´c v`a c`ung ngo.n) Do d¯´o, d¯u.`o.ng d¯i

µ1 c´o thˆe˙’ biˆe˙’u diˆe˜n bo.˙’i d˜ay d¯ı˙’nh {v2, v5, v4, v3, v5, v6}.

Ma.ch l`a mˆo.t d¯u.`o.ng d¯i {e1, e2, , e k } trong d¯´o d¯ı˙’nh gˆo´c cu˙’a cung e1 tr`ung v´o.i d¯ı˙’nh

ngo.n cu˙’a cung e k Do d¯´o d¯u.`o.ng d¯i {e5, e9, e10, e6} trong H`ınh 1.12 l`a ma.ch.

1.3.3 T´ınh liˆ en thˆ ong

D- ˆo` thi vˆo hu.´o.ng go.i l`a liˆen thˆong nˆe´u tˆa´t ca˙’ c´ac cˇa.p d¯ı˙’nh v i v`a v j tˆo`n ta.i dˆay chuyˆe`n t`u v i

d¯ˆe´n v j Quan hˆe v i Rv j nˆe´u v`a chı˙’ nˆe´u v i = v j hoˇa.c tˆo`n ta.i mˆo.t dˆay chuyˆe` n nˆo´i hai d¯ı˙’nh v i v`a v j l`a quan hˆe tu.o.ng d¯u.o.ng (pha˙’n xa., d¯ˆo´i x´u.ng v`a bˇa´c cˆa`u).

Trang 25

cu˙’a d¯ˆo` thi Mˆo˜i th`anh phˆa`n liˆen thˆong l`a mˆo.t d¯ˆo` thi liˆen thˆong.

H`ınh 1.13 minh ho.a d¯ˆo` thi c´o ba th`anh phˆa`n liˆen thˆong

H`ınh 1.13: D- ˆo` thi c´o ba th`anh phˆa`n liˆen thˆong

X´ac d¯i.nh sˆo´ th`anh phˆa`n liˆen thˆong cu˙’a d¯ˆo` thi l`a mˆo.t trong nh˜u.ng b`ai to´an co ba˙’n cu˙’al´y thuyˆe´t d¯ˆo` thi v`a c´o nhiˆe`u ´u.ng du.ng trong thu c tiˆe˜n; chˇa˙’ng ha.n, x´ac d¯i.nh t´ınh liˆen thˆongcu˙’a ma.ch d¯iˆe.n, ma.ng d¯iˆe.n thoa.i, v.v

Ch´ung ta s˜e tr`ınh b`ay mˆo.t sˆo´ thuˆa.t to´an c´o th`o.i gian O(m) gia˙’i b`ai to´an n`ay v`ı n´o

Trang 26

cho ph´ep t`ım l`o.i gia˙’i cu˙’a mˆo.t sˆo´ b`ai to´an kh´ac.

Bˇa´t d¯ˆa` u v´o.i d¯ı˙’nh n`ao d¯´o cu˙’a d¯ˆo` thi., ch´ung ta liˆe.t kˆe c´ac d¯ı˙’nh theo th´u tu cu˙’a thuˆa.t

to´an t`ım kiˆe´m theo chiˆe ` u sˆau, t´u.c l`a ch´ung ta d¯i, d¯ˆa` u tiˆen, xa nhˆa´t c´o thˆe˙’ d¯u.o c trˆen d¯ˆo` thi.m`a khˆong ta.o th`anh chu tr`ınh, v`a sau d¯´o tro.˙’ vˆe` vi tr´ı r˜e nh´anh gˆa`n d¯ˆay nhˆa´t m`a ch´ung tad¯˜a bo˙’ qua, v`a tiˆe´p tu.c cho d¯ˆe´n khi tro.˙’ vˆe` d¯ı˙’nh xuˆa´t ph´at Do d¯´o tˆa.p c´ac d¯ı˙’nh bˇa´t gˇa.p s˜eta.o th`anh th`anh phˆa`n liˆen thˆong d¯ˆa`u tiˆen

Nˆe´u tˆa´t ca˙’ c´ac d¯ı˙’nh cu˙’a d¯ˆo` thi d¯u.o c duyˆe.t th`ı d¯ˆo` thi liˆen thˆong; ngu.o c la.i, ch´ung takho.˙’i d¯ˆa` u la.i thu˙’ tu.c trˆen v´o.i mˆo.t d¯ı˙’nh m´o.i chu.a d¯u.o c viˆe´ng thˇam; do d¯´o ta xˆay du ng d¯u.o cth`anh phˆa` n liˆen thˆong th´u hai, v`a vˆan vˆan

Thuˆa.t to´an du.´o.i d¯ˆay tr`ınh b`ay giai d¯oa.n d¯ˆa`u tiˆen, t´u.c l`a t`ım th`anh phˆa`n liˆen thˆongch´u.a mˆo.t d¯ı˙’nh d¯˜a cho-nˆe´u th`anh phˆa`n n`ay ch´u.a tˆa´t ca˙’ c´ac d¯ı˙’nh cu˙’a d¯ˆo` thi th`ı d¯ˆo` thi liˆenthˆong

K´y hiˆe.u num(i) l`a sˆo´ hiˆe.u cu˙’a d¯ı˙’nh v i trong qu´a tr`ınh t`ım kiˆe´m Nˆe´u ta bˇa´t d¯ˆa` u bˇa`ng

d¯ı˙’nh s th`ı d¯ˇa.t num(s) = 1 K´y hiˆe.u P (i) l`a d¯ı˙’nh d¯´u.ng liˆe ` n tru.´o.c d¯ı˙’nh v i trong cˆay c´o gˆo´c

(xem Chu.o.ng 4) d¯u.o c xˆay du ng trong qu´a tr`ınh thu c hiˆe.n thuˆa.t to´an

X´et d¯ˆo` thi d¯u.o c biˆe˙’u diˆe˜n bo.˙’i ´anh xa d¯a tri Γ D - ˇa.t d+

i l`a sˆo´ c´ac d¯ı˙’nh kˆe` d¯ı˙’nh v i : d+

i :=

#Γ(v i ) V´o.i mˆo˜i k = 1, 2, , n, k´y hiˆe.u Γ k (v i ) l`a d¯ı˙’nh th´u k trong tˆa.p Γ(v i ).

D- ˆe˙’ thu c hiˆe.n t`ım kiˆe´m trˆen d¯ˆo` thi., ch´ung ta cˆa`n mˆo˜i giai d¯oa.n cu˙’a thuˆa.t to´an chı˙’ sˆo´

n(i) cu˙’a d¯ı˙’nh d¯u.o c viˆe´ng thˇam cuˆo´i c`ung t`u d¯ı˙’nh v i Do d¯´o ta bˇa´t d¯ˆa ` u v´o.i n(i) = 0.

Du.´o.i d¯ˆay l`a thuˆa.t to´an (da.ng khˆong d¯ˆe qui) cu˙’a Tr´emaux d¯u.a ra nˇa`m 1882 v`a sau d¯´od¯u.o c Tarjan ca˙’i tiˆe´n [53]

Thuˆa.t to´an Tr´emaux-Tarjan t`ım th`anh phˆa` n liˆen thˆong ch´u.a d¯ı˙’nh s.

1 [Kho.˙’i ta.o] D- ˇa.t P(i) = 0, d+

i := #Γ(v i ) v`a n(i) = 0 v´o.i mo.i d¯ı˙’nh v i , i = 1, 2, , n;

k = 0, num(s) = 1, P (s) = s (tu`y ´y, kh´ac khˆong), i = s.

2 [Bu.´o.c lˇa.p] Trong khi (n(i) 6= d(i)) hoˇa.c (i 6= s) thu c hiˆe.n

• Nˆe´u n(i) = d(i) d¯ˇa.t i = P (i) (lˆa`n ngu.o c);

• ngu.o c la.i, d¯ˇa.t n(i) = n(i) + 1 (viˆe´ng thˇam d¯ı˙’nh kˆe´ tiˆe´p trong Γ(v i )), v`a j =

Γn(i) (v i ) Nˆe´u P (j) = 0 th`ı g´an P (j) = i, i = j, k = k + 1, num(i) = k.

Kˆe´t th´uc thuˆa.t to´an, nˆe´u k = n th`ı d¯ˆo` thi liˆen thˆong; ngu.o c la.i th`anh phˆa`n liˆen thˆong ch´u.a d¯ı˙’nh s gˆo `m k d¯ı˙’nh m`a num(i) nhˆa.n c´ac gi´a tri t`u 1 d¯ˆe´n k.

Trang 27

V´ı du 1.3.1 X´et d¯ˆo` thi trong H`ınh 1.14 C´ac d¯ı˙’nh s˜e d¯u.o c viˆe´ng thˇam theo th´u tu 1, 4, 2, 3 v`a 5 Qu´a tr`ınh t`ım kiˆe´m c´o thˆe˙’ biˆe˙’u diˆe˜n th`anh cˆay c´o gˆo´c (d¯ı˙’nh gˆo´c l`a v1) trong H`ınh

Thuˆa.t to´an t`ım kiˆe´m theo chiˆe` u sˆau

1 Thˇam d¯ı˙’nh xuˆa´t ph´at s.

2 V´o.i mˆo˜i d¯ı˙’nh w kˆe ` v´o.i v (c´o hu.´o.ng t`u v d¯ˆe´n w) l`am c´ac bu.´o.c sau:

Nˆe´u w chu.a d¯u.o c thˇam, ´ap du.ng thuˆa.t to´an t`ım kiˆe´m theo chiˆe ` u sˆau v´o.i w nhu l`a

d¯ı˙’nh xuˆa´t ph´at

Trong c´ach t`ım kiˆe´m theo chiˆe` u sˆau, ta d¯i theo d¯u.`o.ng t`u d¯ı˙’nh xuˆa´t ph´at cho d¯ˆe´n khid¯a.t d¯ˆe´n mˆo.t d¯ı˙’nh c´o tˆa´t ca˙’ c´ac d¯ı˙’nh kˆe` n´o d¯˜a d¯u.o c viˆe´ng thˇam Sau d¯´o ta quay la.i d¯ı˙’nh

Trang 28

cuˆo´i c`ung v`u.a d¯u.o c thˇam do.c theo d¯u.`o.ng n`ay sao cho c´ac d¯ı˙’nh kˆe` v´o.i n´o (c´o hu.´o.ng t`u.n´o d¯i ra trong tru.`o.ng ho p d¯ˆo` thi c´o hu.´o.ng) c´o thˆe˙’ thˇam d¯u.o c D- ˆe˙’ c´o thˆe˙’ quay tro.˙’ la.i, talu.u tr˜u c´ac d¯ı˙’nh do.c theo d¯u.`o.ng n`ay trong mˆo.t ngˇan xˆe´p Nˆe´u thu˙’ tu.c d¯u.o c viˆe´t da.ng d¯ˆe.quy th`ı ngˇan xˆe´p n`ay d¯u.o c ba˙’o tr`ı mˆo.t c´ach tu d¯ˆo.ng; trong tru.`o.ng ho p ngu.o c la.i, cˆa`n mˆo.tma˙’ng d¯´anh dˆa´u c´ac d¯ı˙’nh d¯˜a d¯u.o c viˆe´ng thˇam.

Thuˆa.t to´an t`ım kiˆe´m theo chiˆe` u rˆo.ng

Trong thuˆa.t to´an n`ay, ch´ung ta thˇam c´ac d¯ı˙’nh theo t`u.ng m´u.c mˆo.t, v`a khi thˇam mˆo.t d¯ı˙’nho.˙’ m´u.c n`ao d¯´o, ta pha˙’i lu.u tr˜u n´o d¯ˆe˙’ c´o thˆe˙’ tro.˙’ la.i khi d¯i hˆe´t mˆo.t m´u.c, v`ı vˆa.y c´o thˆe˙’ thˇamc´ac d¯ı˙’nh kˆe` cu˙’a n´o Thuˆa.t to´an t`ım kiˆe´m theo chiˆe`u rˆo.ng du.´o.i d¯ˆay d`ung mˆo.t h`ang d¯o i theoc´ach n`ay

1 Thˇam d¯ı˙’nh xuˆa´t ph´at

2 Kho.˙’i d¯ˆo.ng mˆo.t h`ang d¯o i chı˙’ ch´u.a d¯ı˙’nh xuˆa´t ph´at

3 Trong khi h`ang d¯o i khˆong rˆo˜ng l`am c´ac bu.´o.c sau:

Lˆa´y mˆo.t d¯ı˙’nh v t`u h`ang d¯o i.

V´o.i tˆa´t ca˙’ c´ac d¯ı˙’nh w kˆe ` v´o.i v, l`am c´ac bu.´o.c sau:

Nˆe´u (w chu.a d¯u.o c thˇam) th`ı:

Thˇam w.

Thˆem w v`ao h`ang d¯o i.

C´ac thuˆa.t to´an t`ım kiˆe´m theo chiˆe` u rˆo.ng v`a t`ım kiˆe´m theo chiˆe`u sˆau l`a rˆa´t co ba˙’n chonhiˆe` u thuˆa.t to´an kh´ac d¯ˆe˙’ xu.˙’ l´y d¯ˆo` thi V´ı du., d¯ˆe˙’ duyˆe.t mˆo.t d¯ˆo` thi., ta c´o thˆe˙’ ´ap du.ng nhiˆe`ulˆa` n mˆo.t trong c´ac c´ach n´oi trˆen, cho.n c´ac d¯ı˙’nh xuˆa´t ph´at m´o.i nˆe´u cˆa`n thiˆe´t, cho d¯ˆe´n khitˆa´t ca˙’ c´ac d¯ı˙’nh d¯u.o c thˇam

1.3.4 Cˆ ` u, k−liˆen thˆong a

D - iˆe˙’m kh´o.p cu˙’a d¯ˆo` thi l`a mˆo.t d¯ı˙’nh m`a xo´a n´o s˜e tˇang sˆo´ th`anh phˆa`n liˆen thˆong; cˆa`u l`a ca.nh

m`a xo´a n´o c˜ung c´o a˙’nh hu.o.˙’ng tu.o.ng tu D- ˆo` thi trong H`ınh 1.14 c´o mˆo.t d¯iˆe˙’m kh´o.p l`a d¯ı˙’nh

v4 v`a hai cˆa` u l`a c´ac ca.nh (v1, v4) v`a (v4, v5).

V´ı du 1.3.2 Trong mˆo.t d¯ˆo` thi khˆong c´o chu tr`ınh, c´ac d¯ı˙’nh khˆong pha˙’i l`a d¯ı˙’nh treo, t´u.c

d¯ı˙’nh c´o bˆa.c ≥ 2, l`a d¯iˆe˙’m kh´o.p Ngu.o c la.i, d¯ˆo` thi c´o chu tr`ınh Hamilton (xem Phˆa`n 5.3)

khˆong c´o d¯iˆe˙’m kh´o.p

Trang 29

V´ı du 1.3.3 [Ma.ng thˆong tin] Gia˙’ su.˙’ V l`a tˆa.p ho p nh˜u.ng ngu.`o.i thuˆo.c mˆo.t tˆo˙’ ch´u.c n`ao d¯´o; ta d¯ˇa.t (a, b) ∈ E nˆe´u ngu.`o.i a v`a b c´o thˆe˙’ b´ao tin v´o.i nhau Nh˜u.ng ngu.`o.i liˆen la.c l`a

nh˜u.ng d¯iˆe˙’m kh´o.p Nh˜u.ng ngu.`o.i d¯´o l`a nh˜u.ng mˇa´t x´ıch quan tro.ng, v`ı mˆa´t ho s˜e ph´a v˜o.t´ınh thˆo´ng nhˆa´t v`a su liˆen kˆe´t cu˙’a tˆo˙’ ch´u.c

D- i.nh l´y 1.3.4 Gia˙’ su.˙’ G = (V, E) l`a d¯ˆo` thi liˆen thˆong Khi d¯´o d¯ı˙’nh v ∈ V l`a d¯iˆe˙’m kh´o.p nˆe´u v`a chı˙’ nˆe´u tˆo `n ta.i hai d¯ı˙’nh a v`a b sao cho mo.i dˆay chuyˆe`n nˆo´i a v´o.i b d¯ˆe`u d¯i qua v.

Ch´u.ng minh D - iˆe ` u kiˆe.n cˆa`n Nˆe´u d¯ˆo` thi con sinh bo.˙’i tˆa.p ho p V \ {v} khˆong liˆen thˆong th`ı

n´o ch´u.a ´ıt nhˆa´t hai th`anh phˆa` n C v`a C; gia˙’ su.˙’ a l`a mˆo.t d¯ı˙’nh n`ao d¯´o cu˙’a C v`a b l`a mˆo.t d¯ı˙’nh n`ao d¯´o cu˙’a C Trong d¯ˆo ` thi liˆen thˆong ban d¯ˆa`u G mo.i dˆay chuyˆe`n bˆa´t k`y nˆo´i a v´o.i b

d¯ˆe` u pha˙’i d¯i qua v.

D - iˆe ` u kiˆe.n d¯u˙’ Nˆe´u mˆo.t dˆay chuyˆe`n bˆa´t k`y nˆo´i a v´o.i b d¯ˆe`u d¯i qua v th`ı d¯ˆo` thi con sinh ra bo.˙’i V \ {v} khˆong thˆe˙’ liˆen thˆong; bo.˙’i vˆa.y d¯ı˙’nh v l`a d¯iˆe˙’m kh´o.p /

Ta c´o thˆe˙’ d¯i.nh ngh˜ıa: d¯ˆo` thi n d¯ı˙’nh (n ≥ 3) l`a 2−liˆen thˆong hay d¯ˆo` thi khˆong t´ach d¯u.o c nˆe´u v`a chı˙’ nˆe´u n´o liˆen thˆong v`a khˆong c´o d¯iˆe˙’m kh´o p C´ac d¯ˆo` thi con 2−liˆen thˆong cu c d¯a.i cu˙’a G ta.o th`anh mˆo.t phˆan hoa.ch cu˙’a G, v`a go.i l`a c´ac th`anh phˆa`n 2−liˆen thˆong cu˙’a G.

D- ˆe˙’ t`ım c´ac d¯iˆe˙’m kh´o.p v`a c´ac th`anh phˆa`n 2−liˆen thˆong ta c´o thˆe˙’ su.˙’ du.ng thuˆa.t to´an

t`ım kiˆe´m theo chiˆe` u sˆau

V´o.i mˆo˜i d¯ı˙’nh v i , x´et tˆa.p D(i) c´ac d¯ı˙’nh d¯´u.ng liˆe ` n tru.´o.c d¯ı˙’nh v i trong cˆay T x´ac d¯i.nh

bo.˙’i thuˆa.t to´an t`ım kiˆe´m theo chiˆe` u sˆau Khi d¯´o, v´o.i mo.i d¯ı˙’nh v j ∈ D(i) ta c´o

Do d¯´o, trong V´ı du 1.3.1 (H`ınh 1.15), d¯ı˙’nh v2 c´o d¯´ung mˆo.t d¯ı˙’nh tru.´o.c liˆe` n kˆe` l`a d¯ı˙’nh

v4, v`a do d¯´o inf(2) = num(4) = 2.

Ch´u ´y rˇa`ng inf(i) ≤ num(i) v`ı kho.˙’i d¯ˆa ` u t`u tiˆe ` n bˆo´i cu˙’a v i n´o c´o thˆe˙’ tro.˙’ vˆe` v i

Trang 30

Ho.n n˜u.a, dˆe˜ d`ang chı˙’ ra rˇa`ng, nˆe´u inf(i) = num(i) th`ı d¯ı˙’nh v i l`a d¯iˆe˙’m kh´o.p cu˙’a d¯ˆo`

thi Ngo`ai ra, c´ac d¯ı˙’nh bˇa´t gˇa.p khi duyˆe.t tro.˙’ la.i d¯ı˙’nh v i ta.o th`anh mˆo.t th`anh phˆa`n 2−liˆen

thˆong

Thuˆa.t to´an du.´o.i d¯ˆay tr`ınh b`ay phu.o.ng ph´ap x´ac d¯i.nh c´ac d¯iˆe˙’m kh´o.p cu˙’a d¯ˆo` thi liˆen

thˆong xuˆa´t ph´at t`u d¯ı˙’nh s.

Thuˆa.t to´an Tarjan t`ım d¯iˆe˙’m kh´o.p cu˙’a d¯ˆo` thi liˆen thˆong xuˆa´t ph´at t`u d¯ı˙’nh s

1 [Kho.˙’i ta.o] D- ˇa.t P(i) = 0, d+

i := #Γ(v i ), n(i) = 0 v`a inf(i) = ∞ v´o.i mo.i d¯ı˙’nh v i , i =

1, 2, , n; k = 0, num(s) = 1, P (s) = s, i = s.

2 [Bu.´o.c lˇa.p] Trong khi (n(i) 6= d(i)) hoˇa.c (i 6= s) thu c hiˆe.n

• Nˆe´u n(i) = d(i) d¯ˇa.t

q = inf(i), i = P (i), inf(i) = min(q, inf(i)).

Nˆe´u inf(i) =num(i) th`ı v i l`a d¯iˆe˙’m kh´o.p (v`a ta c´o thˆe˙’ x´ac d¯i.nh th`anh phˆa`n 2−liˆen

thˆong)

• Ngu.o c la.i, t´u.c l`a n(i) 6= d(i) (viˆe´ng thˇam d¯ı˙’nh kˆe´ tiˆe´p trong Γ(v i))

Nˆe´u j = P (i) th`ı g´an n(i) = n(i) + 1, j = Γ n(i) (i).

Mˆe.nh d¯ˆe` sau l`a hiˆe˙’n nhiˆen:

Mˆe.nh d¯ˆe` 1.3.5 C´ac thuˆa.t to´an Tr´emaux-Tarjan v`a Tarjan c´o th`o.i gian O(m).

Thiˆe´t diˆe.n A ⊂ V cu˙’a d¯ˆo` thi liˆen thˆong G l`a tˆa.p con A c´ac d¯ı˙’nh sao cho d¯ˆo` thi con

G V \A nhˆa.n d¯u.o c t`u G bˇa`ng c´ach xo´a c´ac d¯ı˙’nh trong A (v`a c´ac ca.nh liˆen thuˆo.c n´o) khˆong

liˆen thˆong

D- ˆo` thi go.i l`a k−liˆen thˆong nˆe´u v`a chı˙’ nˆe´u n´o liˆen thˆong, c´o sˆo´ d¯ı˙’nh n ≥ k +1, v`a khˆong ch´u.a mˆo.t thiˆe´t diˆe.n c´o lu c lu.o ng (k − 1).

Trang 31

C´ac d¯ˆo` thi con k−liˆen thˆong cu c d¯a.i cu˙’a G ta.o th`anh mˆo.t phˆan hoa.ch cu˙’a G v`a go.i l`a c´ac th`anh phˆa ` n k−liˆen thˆong.

C´ac th`anh phˆa` n 3−liˆen thˆong cu˙’a d¯ˆo ` thi c´o thˆe˙’ nhˆa.n d¯u.o c trong th`o.i gian O(m) bˇa`ng

thuˆa.t to´an tu.o.ng tu cu˙’a Tarjan

D- a d¯ˆo` thi liˆen thˆong G go.i l`a k−ca.nh liˆen thˆong nˆe´u n´o vˆa˜n c`on liˆen thˆong khi xo´a d¯i

´ıt ho.n k ca.nh.

Do d¯´o, d¯a d¯ˆo` thi l`a 2−liˆen thˆong nˆe´u v`a chı˙’ nˆe´u n´o liˆen thˆong v`a khˆong ch´u.a cˆa`u Bˇa`ng c´ach su.˙’a d¯ˆo˙’i la.i thuˆa.t to´an Tarjan, ta c´o thˆe˙’ x´ac d¯i.nh c´ac cˆa`u trong th`o.i gian O(m) X´et t´ınh 2−ca.nh liˆen thˆong c´o nhiˆe` u ´u.ng du.ng trong thu c tˆe´: ma.ng d¯iˆe.n, d¯iˆe.n thoa.i, v.v.,

pha˙’i 2−ca.nh liˆen thˆong!

1.3.5 D - ˆo ` thi liˆen thˆong ma.nh

D- ˆo` thi c´o hu.´o.ng go.i l`a liˆen thˆong ma.nh nˆe´u tˆa´t ca˙’ c´ac cˇa.p d¯ı˙’nh v i v`a v j tˆo`n ta.i d¯u.`o.ng d¯i

t`u v i d¯ˆe´n v j

X´et quan hˆe v i Rv j nˆe´u v`a chı˙’ nˆe´u hoˇa.c v i = v j hoˇa.c tˆo`n ta.i d¯u.`o.ng d¯i t`u d¯ı˙’nh v i d¯ˆe´n

d¯ı˙’nh v j v`a d¯u.`o.ng d¯i t`u d¯ı˙’nh v j d¯ˆe´n d¯ı˙’nh v i Dˆe˜ thˆa´y d¯ˆay l`a quan hˆe tu.o.ng d¯u.o.ng (pha˙’n

xa., d¯ˆo´i x´u.ng v`a bˇa´c cˆa`u)

L´o.p tu.o.ng d¯u.o.ng trˆen V x´ac d¯i.nh bo.˙’i quan hˆe tu.o.ng d¯u.o.ng R phˆan hoa.ch tˆa.p V th`anh c´ac tˆa.p con r`o.i nhau V1, V2, , V p Sˆo´ p go.i l`a sˆo´ th`anh phˆa`n liˆen thˆong ma.nh cu˙’a d¯ˆo` thi C´ac d¯ˆo` thi con G1, G2, , G p sinh bo.˙’i c´ac tˆa.p con V1, V2, , V p go.i l`a c´ac th`anh phˆa`n liˆen thˆong ma.nh cu˙’a G Theo d¯i.nh ngh˜ıa, d¯ˆo` thi liˆen thˆong ma.nh nˆe´u v`a chı˙’ nˆe´u sˆo´ th`anh

phˆa` n liˆen thˆong ma.nh bˇa`ng mˆo.t

Nhˆa.n x´et rˇa`ng, th`anh phˆa`n liˆen thˆong ma.nh C l ch´u.a d¯ı˙’nh v l d¯u.o c cho bo.˙’i

C l = ˆΓv l ∩ ˆΓ−1

v l ,

v`a t`u d¯´o suy ra mˆo.t thuˆa.t to´an rˆa´t d¯o.n gia˙’n th`o.i gian d¯a th´u.c O(m) du a trˆen thuˆa.t to´an

t`ım kiˆe´m theo chiˆe` u sˆau m`a c´o thˆe˙’ su.˙’ du.ng n´o d¯ˆe˙’ t`ım C l

Do d¯´o t´ınh liˆen thˆong ma.nh dˆe˜ d`ang kiˆe˙’m tra Chı˙’ cˆa`n x´et khi n`ao C l ≡ V (H˜ay gia˙’i

b`ai to´an n`ay bˇa`ng ma trˆa.n)

Nˆe´u mˇa.t kh´ac, ch´ung ta muˆo´n t`ım tˆa´t ca˙’ c´ac th`anh phˆa`n liˆen thˆong ma.nh, ta s˜e su.˙’du.ng Thuˆa.t to´an Tarjan

Trang 32

Thˆa.t vˆa.y ta s˜e ch´u.ng minh rˇa`ng, thuˆa.t to´an Tarjan ´ap du.ng v´o.i c´ac d¯ˆo` thi c´o hu.´o.ng,

cho ph´ep t`ım c´ac th`anh phˆa` n liˆen thˆong ma.nh

Ch´ung ta kho.˙’i d¯ˆa` u v´o.i thuˆa.t to´an t`ım kiˆe´m theo chiˆe`u sˆau, nhu trong c´ac thuˆa.t to´ant`ım kiˆe´m theo chiˆe` u sˆau v`a Tarjan V´o.i mˆo˜i d¯ı˙’nh v i x´et mˆo.t chı˙’ sˆo´ m´o.i l`a sˆo´ nho˙’ nhˆa´t cu˙’a

chı˙’ sˆo´ d¯ı˙’nh m`a c´o thˆe˙’ d¯ˆe´n n´o bˇa`ng chı˙’ mˆo.t cung t`u mˆo.t hˆa.u duˆe cu˙’a v i trong cˆay gia pha˙’ Chı˙’ sˆo´ m´o.i n`ay d¯u.o c k´y hiˆe.u l`a inf(i).

Nhˆa.n x´et rˇa`ng ch´ung ta luˆon luˆon c´o inf(i) ≤ num(i) Dˆe˜ d`ang chı˙’ ra rˇa`ng khi ch´ung

ta tro.˙’ la.i trong cˆay gia pha˙’, th`ı mˆo.t d¯ı˙’nh m`a xa˙’y ra d¯ˇa˙’ng th´u.c inf(i) = num(i) s˜e phˆan

hoa.ch d¯ˆo` thi th`anh ´ıt nhˆa´t hai th`anh phˆa`n liˆen thˆong ma.nh, v`a mˆo.t trong ch´ung tu.o.ng ´u.ng

tˆa.p c´ac d¯ı˙’nh m`a d¯˜a d¯u.o c viˆe´ng thˇam tru.´o.c khi t´o.i d¯ı˙’nh v i

D- ˆo` thi trong H`ınh 1.16 c´o ba th`anh phˆa`n liˆen thˆong ma.nh:

v`a tˆo`n ta.i cung gi˜u.a hai d¯ı˙’nh C i v`a C j nˆe´u v`a chı˙’ nˆe´u tˆo`n ta.i ´ıt nhˆa´t mˆo.t cung gi˜u.a mˆo.t

d¯ı˙’nh cu˙’a C i v`a C j trong G Hiˆe˙’n nhiˆen d¯ˆo ` thi G r khˆong c´o ma.ch H`ınh 1.17 l`a d¯ˆo` thi thugo.n cu˙’a d¯ˆo` thi c´o hu.´o.ng trong H`ınh 1.16 Nghiˆen c´u.u c´ac th`anh phˆa`n liˆen thˆong ma.nh v`at`ım d¯ˆo` thi thu go.n l`a nh˜u.ng b`ai to´an thu c tiˆe˜n quan tro.ng; chˇa˙’ng ha.n trong mˆo´i liˆen hˆe v´o.ix´ıch Markov, trong phˆan t´ıch cˆa´u tr´uc cu˙’a mˆo.t hˆe thˆo´ng (xem [30]) Phˆa`n tiˆe´p theo ch´ung

ta s˜e d¯ˆe˙’ cˆa.p thˆem vˆe` vˆa´n d¯ˆe` n`ay

Trang 33

Ta biˆe´t rˇa`ng hˆe thˆo´ng truyˆe` n thˆong cu˙’a mˆo.t tˆo˙’ ch´u.c c´o thˆe˙’ xem nhu mˆo.t d¯ˆo` thi trong d¯´omˆo˜i ngu.`o.i tu.o.ng ´u.ng mˆo.t d¯ı˙’nh v`a c´ac kˆenh truyˆe` n thˆong tu.o.ng ´u.ng c´ac cung Cˆau ho˙’i

d¯ˇa.t ra l`a trong hˆe thˆo´ng n`ay, thˆong tin t`u v i c´o thˆe˙’ d¯ˆe´n d¯u.o c v j khˆong? T´u.c l`a c´o tˆo`n ta.i

d¯u.`o.ng d¯i t`u v i d¯ˆe´n v j? Nˆe´u d¯u.`o.ng d¯i d¯´o tˆo`n ta.i ta n´oi v j thuˆo.c pha.m vi cu˙’a v i Ch´ung ta c˜ung quan tˆam d¯ˆe´n c´o d¯u.`o.ng d¯i t`u v i d¯ˆe´n v j v´o.i sˆo´ cung ha.n chˆe´ khˆong? Mu.c d¯´ıch cu˙’aphˆa` n n`ay l`a tha˙’o luˆa.n mˆo.t v`ai kh´ai niˆe.m co ba˙’n liˆen quan d¯ˆe´n c´ac t´ınh chˆa´t pha.m vi v`aliˆen thˆong ma.nh cu˙’a c´ac d¯ˆo` thi v`a gi´o.i thiˆe.u mˆo.t sˆo´ thuˆa.t to´an co so.˙’

Theo thuˆa.t ng˜u cu˙’a d¯ˆo` thi biˆe˜u diˆe˜n cho mˆo.t tˆo˙’ ch´u.c, phˆa`n n`ay kha˙’o s´at mˆo.t sˆo´ cˆauho˙’i:

1 Sˆo´ ngu.`o.i ´ıt nhˆa´t m`a mˆo˜i ngu.`o.i trong tˆo˙’ ch´u.c c´o thˆe˙’ liˆen la.c d¯u.o c bˇa`ng bao nhiˆeu?

2 Sˆo´ ngu.`o.i nhiˆe` u nhˆa´t c´o thˆe˙’ liˆen la.c d¯u.o c v´o.i nhau bˇa`ng bao nhiˆeu?

3 Hai b`ai to´an trˆen c´o quan hˆe g`ı v´o.i nhau?

1.4.1 Ma trˆ a.n pha.m vi

Ma trˆa.n pha.m vi R = (r ij) d¯i.nh ngh˜ıa nhu sau:

r ij :=

(

1 nˆe´u tˆo`n ta.i d¯u.`o.ng d¯i t`u d¯ı˙’nh v i d¯ˆe´n d¯ı˙’nh v j ,

0 nˆe´u ngu.o c la.i

Tˆa.p R(v i) c´ac d¯ı˙’nh cu˙’a d¯ˆo` thi G c´o thˆe˙’ d¯ˆe´n d¯u.o c t`u d¯ı˙’nh v i gˆo`m c´ac d¯ı˙’nh v j sao chophˆa` n tu.˙’ r ij bˇa`ng 1 Theo d¯i.nh ngh˜ıa, tˆa´t ca˙’ c´ac phˆa`n tu.˙’ trˆen d¯u.`o.ng ch´eo cu˙’a ma trˆa.n pha.m

vi bˇa`ng 1

Trang 34

Do Γ(v i ) l`a tˆa.p c´ac d¯ı˙’nh c´o thˆe˙’ d¯ˆe´n d¯u.o c t`u v i theo mˆo.t d¯u.`o.ng d¯i c´o d¯ˆo d`ai 1 nˆen

tˆa.p Γ(Γ(v i)) = Γ2(v i) gˆo`m nh˜u.ng d¯ı˙’nh c´o thˆe˙’ d¯ˆe´n d¯u.o c t`u v i theo mˆo.t d¯u.`o.ng d¯i c´o d¯ˆo d`ai

2 Tu.o.ng tu , Γp (v i ) l`a tˆa.p nh˜u.ng d¯ı˙’nh c´o thˆe˙’ d¯ˆe´n d¯u.o c t`u v i theo mˆo.t d¯u.`o.ng d¯i c´o d¯ˆo d`ai

p Do vˆa.y, tˆa.p c´ac d¯ı˙’nh c´o thˆe˙’ d¯ˆe´n d¯u.o c t`u v i l`a

Vˆa.y ma trˆa.n pha.m vi c´o thˆe˙’ d¯u.o c xˆay du ng nhu sau T`ım tˆa.p R(v i ) v´o.i mˆo˜i d¯ı˙’nh v i

theo trˆen D- ˇa.t r ij = 1 nˆe´u v j ∈ R(v i ), v`a r ij = 0 nˆe´u ngu.o c la.i

Ma trˆa.n d¯a.t d¯u.o c Q = (q ij) d¯i.nh ngh˜ıa nhu sau:

q ij :=

(

1 nˆe´u tˆo`n ta.i d¯u.`o.ng d¯i t`u d¯ı˙’nh v j d¯ˆe´n d¯ı˙’nh v i ,

0 nˆe´u ngu.o c la.i

Tˆa.p Q(v i) cu˙’a d¯ˆo` thi G l`a tˆa.p c´ac d¯ı˙’nh c´o thˆe˙’ d¯ˆe´n d¯u.o c d¯ı˙’nh v i Tu.o.ng tu nhu trˆen

ta c˜ung c´o

Q(v i ) = {v i } ∪ Γ −1 (v i ) ∪ Γ −2 (v i ) ∪ · · · ∪ Γ −p (v i ), (1.2)trong d¯´o Γ−2 (v i) = Γ−1−1 (v i )),

T`u d¯i.nh ngh˜ıa, hiˆe˙’n nhiˆen c´o Q = R t

V´ı du 1.4.1 X´et d¯ˆo` thi G trong H`ınh 1.18 Ma trˆa.n kˆe` cu˙’a G l`a

Trang 35

= {v2, v4, v5}, R(v3) = {v3} ∪ {v4} ∪ {v5} ∪ {v5}

= {v3, v4, v5}, R(v4) = {v4} ∪ {v5} ∪ {v5}

= {v4, v5}, R(v5) = {v5} ∪ {v5}

= {v5}, R(v6) = {v6} ∪ {v3, v7} ∪ {v4, v6} ∪ {v3, v5, v7} ∪ {v4, v5, v6}

= {v3, v4, v5, v6, v7}, R(v7) = {v7} ∪ {v4, v6} ∪ {v3, v5, v7} ∪ {v4, v5, v6}

= {v3, v4, v5, v6, v7}.

Trang 36

Do d¯´o ma trˆa.n pha.m vi c´o da.ng

Cˆa` n ch´u ´y rˇa`ng, do R v`a Q l`a c´ac ma trˆa.n Boole, mˆo˜i h`ang cu˙’a ch´ung c´o thˆe˙’ lu.u da.ng

mˆo.t hoˇa.c ho.n mˆo.t t`u (word) Viˆe.c t`ım c´ac ma trˆa.n n`ay l`a mˆo.t t´ınh to´an d¯o.n gia˙’n do chı˙’du a v`ao c´ac ph´ep to´an logic

T`u d¯i.nh ngh˜ıa, R(v i ) ∩ Q(v j ) l`a tˆa.p c´ac d¯ı˙’nh v k m`a c´o ´ıt nhˆa´t mˆo.t d¯u.`o.ng d¯i t`u v i d¯ˆe´n

v j qua d¯ı˙’nh v k C´ac d¯ı˙’nh n`ay go.i l`a cˆo´t yˆe´u Tˆa´t ca˙’ c´ac d¯ı˙’nh v k ∈ R(v / i ) ∩ Q(v j ) go.i l`a khˆong cˆo´t yˆe´u hay du th`u.a do bo˙’ ch´ung d¯i khˆong a˙’nh hu.o.˙’ng d¯ˆe´n c´ac d¯u.`o.ng d¯i t`u v i d¯ˆe´n v j C´ac ma trˆa.n R v`a Q d¯i.nh ngh˜ıa trˆen l`a tuyˆe.t d¯ˆo´i theo ngh˜ıa sˆo´ c´ac cung trˆen d¯u.`o.ng d¯i t`u v i d¯ˆe´n v j khˆong bi ha.n chˆe´ Mˇa.t kh´ac ta c˜ung c´o thˆe˙’ d¯i.nh ngh˜ıa tu.o.ng tu c´ac matrˆa.n n`ay v´o.i sˆo´ cung trˆen d¯u.`o.ng d¯i khˆong vu.o t qu´a mˆo.t sˆo´ cho tru.´o.c V´o.i mo.˙’ rˆo.ng n`ay tac˜ung c´o thˆe˙’ t´ınh d¯u.o c c´ac ma trˆa.n ha.n chˆe´ theo lu.o c d¯ˆo` trˆen

D- ˆo` thi d¯u.o c go.i l`a bˇa´c cˆa`u nˆe´u tˆo`n ta.i c´ac cung (v i , v j ) v`a (v j , v k) th`ı c˜ung tˆo`n ta.i cung

(v i , v k ) Bao d¯´ong bˇa´c cˆa ` u cu˙’a d¯ˆo ` thi G = (V, E) l`a d¯ˆo` thi G tc = (V, E ∪ E 0 ) trong d¯´o E 0 l`a

c´ac cung d¯u.o c thˆem v`ao ´ıt nhˆa´t d¯ˆe˙’ d¯ˆo` thi G tc c´o t´ınh bˇa´c cˆa` u Dˆe˜ d`ang ch´u.ng minh rˇa`ng

ma trˆa.n kˆe` cu˙’a d¯ˆo` thi G tc ch´ınh l`a ma trˆa.n pha.m vi R v`a bˇa`ng

A + A2+ · · · + A p , (p ≤ n − 1), trong d¯´o A l`a ma trˆa.n kˆe ` cu˙’a G (Ta.i sao?)

1.4.2 T`ım c´ ac th` anh phˆ ` n liˆen thˆong ma.nh a

Th`anh phˆa` n liˆen thˆong ma.nh d¯i.nh ngh˜ıa trong phˆa`n tru.´o.c tru.´o.c l`a d¯ˆo` thi con liˆen thˆong

ma.nh l´o.n nhˆa´t trong G V`ı v´o.i d¯ˆo` thi liˆen thˆong ma.nh, v´o.i mo.i cˇa.p d¯ı˙’nh v i , v j , luˆon luˆon

tˆo`n ta.i mˆo.t d¯u.`o.ng d¯i t`u d¯ı˙’nh v i d¯ˆe´n d¯ı˙’nh v j v`a ngu.o c la.i, nˆen tˆo`n ta.i duy nhˆa´t mˆo.t th`anhphˆa` n liˆen thˆong ma.nh ch´u.a mˆo.t d¯ı˙’nh cho tru.´o.c v`a v i s˜e xuˆa´t hiˆe.n trong tˆa.p c´ac d¯ı˙’nh cu˙’amˆo.t v`a chı˙’ mˆo.t th`anh phˆa`n liˆen thˆong ma.nh Khˇa˙’ng d¯i.nh n`ay l`a hiˆe˙’n nhiˆen (ta.i sao?)

Trang 37

Nˆe´u d¯ı˙’nh v i d¯u.o c coi v`u.a l`a xuˆa´t ph´at v`u.a l`a kˆe´t th´uc th`ı tˆa.p c´ac d¯ı˙’nh cˆo´t yˆe´u tu.o.ng

´u.ng v´o.i hai d¯ı˙’nh tr`ung nhau n`ay (t´u.c l`a tˆa.p c´ac d¯ı˙’nh thuˆo.c ma.ch n`ao d¯´o ch´u.a v i) x´ac d¯i.nh

bo.˙’i R(v i ) ∩ Q(v i ) V`ı tˆa´t ca˙’ c´ac d¯ı˙’nh cˆo´t yˆe´u n`ay c´o thˆe˙’ d¯ˆe´n t`u v i v`a ngu.o c la.i nˆen ch´ungc˜ung c´o thˆe˙’ d¯ˆe´n d¯u.o c c´ac d¯ı˙’nh kh´ac trong tˆa.p n`ay v`a ngu.o c la.i Ho.n n˜u.a, dˆe˜ thˆa´y rˇa`ng

tˆa.p R(v i ) ∩ Q(v i) x´ac d¯i.nh c´ac d¯ı˙’nh cu˙’a th`anh phˆa`n liˆen thˆong ma.nh duy nhˆa´t tu.o.ng ´u.ng

v´o.i d¯ı˙’nh v i

Nˆe´u ta loa.i c´ac d¯ı˙’nh n`ay kho˙’i d¯ˆo` thi G = (V, Γ) th`ı c´o thˆe˙’ ´ap du.ng t`ım th`anh phˆa`n liˆen thˆong ma.nh trˆen d¯ˆo` thi con nhˆa.n d¯u.o c G 0 v´o.i tˆa.p d¯ı˙’nh V \ (R(v i ) ∩ Q(v i )) Qu´a tr`ınh

n`ay lˇa.p la.i cho d¯ˆe´n khi tˆa´t ca˙’ c´ac th`anh phˆa`n liˆen thˆong ma.nh d¯u.o c t`ım Kˆe´t th´uc ta c´o d¯ˆo`

thi G d¯u.o c phˆan hoa.ch th`anh c´ac th`anh phˆa`n liˆen thˆong ma.nh.

V´ı du 1.4.2 X´et d¯ˆo` thi trong H`ınh 1.19 Ch´ung ta h˜ay t`ım th`anh phˆa`n liˆen thˆong ma.nh

Trang 38

Tu.o.ng tu , th`anh phˆa`n liˆen thˆong ma.nh ch´u.a d¯ı˙’nh v8 l`a d¯ˆo` thi con h{v8, v10}i, ch´u.a d¯ı˙’nh v7 l`a d¯ˆo` thi con h{v4, v7, v9}i, ch´u.a d¯ı˙’nh v11 l`a d¯ˆo` thi con h{v11, v12, v13}i, v`a ch´u.a d¯ı˙’nh

v3 l`a d¯ˆo` thi con h{v3}i D - ˆo` thi thu go.n G r d¯u.o c cho trong H`ınh 1.20

H`ınh 1.20: D- ˆo` thi thu go.n G r

C´ac ph´ep to´an d¯u.o c miˆeu ta˙’ trˆen d¯ˆe˙’ t`ım c´ac th`anh phˆa`n liˆen thˆong ma.nh cu˙’a mˆo.t d¯ˆo`

thi c˜ung c´o thˆe˙’ su.˙’ du.ng tru c tiˆe´p d¯ˆo´i v´o.i c´ac ma trˆa.n R v`a Q d¯i.nh ngh˜ıa phˆa`n tru.´o.c Do d¯´o nˆe´u ta k´y hiˆe.u R ⊗ Q c´o ngh˜ıa l`a ma trˆa.n nhˆa.n d¯u.o c t`u R v`a Q bˇa`ng c´ach nhˆan c´ac

phˆa` n tu.˙’ tu.o.ng ´u.ng th`ı phˆa` n tu.˙’ (R ⊗ Q) ij = r ij q ij bˇa`ng 1 nˆe´u tˆo`n ta.i d¯u.`o.ng d¯i t`u v i d¯ˆe´n v j

v`a ngu.o c la.i, v`a bˇa`ng 0 trong tru.`o.ng ho p ngu.o c la.i Do d¯´o hai d¯ı˙’nh thuˆo.c c`ung mˆo.t th`anhphˆa` n liˆen thˆong ma.nh nˆe´u v`a chı˙’ nˆe´u c´ac h`ang (hoˇa.c cˆo.t) tu.o.ng ´u.ng bˇa`ng nhau C´ac d¯ı˙’nh

m`a h`ang tu.o.ng ´u.ng ch´u.a mˆo.t phˆa`n tu.˙’ 1 o.˙’ cˆo.t v j ta.o th`anh tˆa.p d¯ı˙’nh cu˙’a th`anh phˆa`n liˆen

thˆong ma.nh ch´u.a v i Hiˆe˙’n nhiˆen rˇa`ng c´o thˆe˙’ biˆe´n d¯ˆo˙’i ma trˆa.n R ⊗ Q bˇa`ng ph´ep ho´an vi.

c´ac h`ang v`a c´ac cˆo.t sao cho ma trˆa.n thu d¯u.o c c´o da.ng khˆo´i ch´eo; mˆo˜i ma trˆa.n con ch´eo

tu.o.ng ´u.ng v´o.i mˆo.t th`anh phˆa`n liˆen thˆong ma.nh cu˙’a G v`a c´o c´ac phˆa`n tu.˙’ bˇa`ng 1, c´ac phˆa`n

Trang 39

tu.˙’ kh´ac bˇa`ng 0 V´o.i v´ı du trˆen, ma trˆa.n R ⊗ Q d¯u.o c sˇa´p x´e6p la.i c´o da.ng

2 v´o.i mo.i tˆa.p con S ⊂ B th`ı R(S) 6= V.

D- iˆe` u kiˆe.n th´u hai tu.o.ng d¯u.o.ng v´o.i d¯iˆe`u kiˆe.n v j ∈ R(v / i ) v´o.i hai d¯ı˙’nh phˆan biˆe.t v i , v j ∈ B; t´u.c l`a mˆo.t d¯ı˙’nh thuˆo.c B khˆong thˆe˙’ d¯ˆe´n d¯u.o c t`u mˆo.t d¯ı˙’nh kh´ac trong B D- iˆe` u n`ay c´o thˆe˙’ch´u.ng minh nhu sau:

Do v´o.i hai tˆa.p con H v`a H 0 ⊂ H ta c´o R(H 0 ) ⊂ R(H) nˆen d¯iˆe ` u kiˆe.n R(S) 6= V v´o.i mo.i

S ⊂ B tu.o.ng d¯u.o.ng v´o.i R(B\{v j }) 6= V v´o.i mo.i v j ∈ B N´oi c´ach kh´ac, R(v j ) 6⊂ R(B\{v j }).

Nhu.ng d¯iˆe` u kiˆe.n n`ay thoa˙’ m˜an nˆe´u v`a chı˙’ nˆe´u v j ∈ R(B \ {v / j }), t´u.c l`a v j ∈ R(v / i) v´o.i mo.i

v i , v j ∈ B.

Vˆa.y, co so.˙’ l`a mˆo.t tˆa.p B c´ac d¯ı˙’nh thoa˙’ m˜an hai d¯iˆe` u kiˆe.n sau:

Trang 40

1 tˆa´t ca˙’ c´ac d¯ı˙’nh cu˙’a G c´o thˆe˙’ d¯ˆe´n d¯u.o c t`u d¯ı˙’nh n`ao d¯´o cu˙’a B; v`a

2 khˆong d¯ı˙’nh n`ao trong B c´o thˆe˙’ d¯ˆe´n d¯u.o c t`u mˆo.t d¯ı˙’nh thuˆo.c B.

T`u hai d¯iˆe` u kiˆe.n n`ay ta suy ra

Mˆe.nh d¯ˆe` 1.4.3 (i) Khˆong tˆo `n ta.i hai d¯ı˙’nh trong co so.˙’ B sao cho ch´ung thuˆo.c c`ung mˆo.t th`anh phˆa ` n liˆen thˆong ma.nh cu˙’a G.

(b) D - ˆo ` thi khˆong ma.ch c´o duy nhˆa´t mˆo.t co so.˙’ gˆo`m tˆa.p c´ac d¯ı˙’nh c´o bˆa.c trong bˇa`ng khˆong.

Theo Mˆe.nh d¯ˆe` trˆen v`a do d¯ˆo` thi thu go.n G r cu˙’a d¯ˆo` thi G khˆong c´o ma.nh nˆen tˆa.p co so.˙’ B r cu˙’a G r l`a tˆa.p c´ac d¯ı˙’nh c´o bˆa.c trong bˇa`ng khˆong C´ac tˆa.p co so.˙’ cu˙’a G c´o thˆe˙’ x´ac d¯i.nh du a v`ao B r Cu thˆe˙’ l`a nˆe´u B r = {S1, S2, , S k }, trong d¯´o k l`a sˆo´ c´ac tˆa.p d¯ı˙’nh S j trong co

so.˙’ B r cu˙’a G r , th`ı B l`a tˆa.p da.ng {v i1 , v i2 , , v i k } v´o.i v i j ∈ S j , j = 1, 2, , k.

V´ı du 1.4.4 V´o.i d¯ˆo` thi trong H`ınh 1.19, d¯ˆo` thi thu go.n trong H`ınh 1.20 Co so.˙’ cu˙’a d¯ˆo`

thi n`ay l`a {v ∗

∀S ⊂ ¯ B, Q(S) 6= V.

T´u.c l`a ¯B l`a tˆa.p nho˙’ nhˆa´t c´ac d¯ı˙’nh c´o thˆe˙’ d¯ˆe´n d¯u.o c t`u c´ac d¯ı˙’nh kh´ac C´ac t´ınh chˆa´t cu˙’a ¯ B tu.o.ng tu v´o.i cu˙’a B trong d¯´o c´ac kh´ai niˆe.m vˆe` hu.´o.ng d¯u.o c thay bˇa`ng ba˙’n sao ngu.o c la.i

Do vˆa.y, d¯ˆo´i co so.˙’ cu˙’a d¯ˆo` thi thu go.n G r l`a tˆa.p c´ac d¯ı˙’nh cu˙’a G r c´o bˆa.c ngo`ai bˇa`ng

khˆong, v`a t`u d¯´o ta c´o thˆe˙’ nhˆa.n d¯u.o c d¯ˆo´i co so.˙’ cu˙’a G tu.o.ng tu nhu d¯˜a thu c hiˆe.n o.˙’ trˆen Trong v´ı du cu˙’a d¯ˆo` thi G trong H`ınh 1.19, d¯ˆo` thi thu go.n G r chı˙’ ch´u.a mˆo.t d¯ı˙’nh v ∗

3

c´o bˆa.c ngo`ai bˇa`ng khˆong Do d¯´o d¯ˆo´i co so.˙’ cu˙’a G r l`a {v ∗

3} v`a bo.˙’i vˆa.y d¯ˆo´i co so.˙’ cu˙’a G l`a {v4}, {v7} v`a {v9}.

Ngày đăng: 07/12/2015, 15:09

TỪ KHÓA LIÊN QUAN