O‘zbekiston respublikasi axborot texnologiyalari va kommunikatsiyalarini rivojlantirish vazirligi muhammad al-xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari

Graflarda eng qisqa yo’lni aniqlash haqida
Graflar nazariysida eng qisqa yo’lni aniqlash muhim klassik masalalaridan biri deb hisoblanadi. Uni hisoblash va echimlarni topish uchun bir qancha algoritmlari mavjud.
Eng qisqa yo’l masalasi (inglizchada – shortest path problem) – bu grafning ikkita tugun orasidagi eng qichik yo’l (masofa, zanjir, marshrut) topish masalasidir, qaysidaki yoylarning vaznlarining yig’indisi minimal qiymatga ega. Qisqa (oddiy) zanjir geodezik zanjir ham aytiladi.
Ushbu masalani adabiyotlarda bir nechta boshqa nomlanishi ham uchratish mumkin: minimal masofa masalasi, dilijans masalasi, qisqa masofa masalasi va boshqalar.
Grafda eng qisqa masofani topish masalasi yo’naltirilgan, yo’naltirilmagan va aralash graflarda echimini aniqlash mumkin.
-misol.1-shaklda bog'lamli komponentali soni beshga teng bo'lgan graf tasvirlangan bo'lib, u o'rmondir. Bu grafdagi bog'lamli komponentalarning har bin daraxtdir. ■

2-misol 2-shaklda to'rtta uchga ega bir-biriga izomorf bo'lmagan barcha (ular bor-yog'i ikkita) daraxtlarning geometrik ifodalanishi tasvirlangan.Beshta uchga ega birbiriga izomorf bo'lmagan barcha daraxtlar uchta, oltita uchga ega bunday barcha daraxtlar esa oltita ekanligini ko'rsatish qiyin emas.
Daraxt tushunchasiga boshqacha ham ta'rif berish mumkin. Umuman olganda, G(m,n)-gvaf uchun daraxtlar haqidagi asosiy teorema, deb ataluvchi quyidagi teorema o'rinlidir.


1-teorema. Uchlari soni m va qirralari soni n bo 'Igan G graf uchun quyidagi tasdiqlar ekvivalentdir:

• 
  G daraxtdir;
  
• 
  G asiklikdir va n=m—l;
  
• 
  G bog'lamlidir va n=m—\;
  

Induksion o'tish: G daraxt uchun k>2 vam=k bo'lganda, 2) tasdiq o'rinli bo'lsin deb faraz qilamiz. Endi uchlari soni m=k+l va qirralari soni n bo'lgan daraxtni qaraymiz. Bu daraxtning ixtiyoriy qirrasini (vp v2) bilan belgilab, undan bu qirrani olib tashlasak, Vj uchdan v2 uchgacha marshruti (aniqrog'i, zanjiri) mavjud bo'lmagan grafni hosil qilamiz, chunki agar hosil bo'lgan grafda bunday zanjir bor bo'lsa edi, u holda G daraxtda sikl topilar edi. Bunday bo'lishi esa mumkin emas.

Hosil bo'lgan graf ikkita GlvaG2bog'lamli komponentalardan iborat bo'lib, bu komponentalarning har biri daraxtdir. Yana shuni ham e'tiborga olish kerakki, GlvaG2daraxtlarning har biridagi uchlar soni кdan oshmaydi.
Matematik induksiya usuliga ko'ra, bu daraxtlarning har birida qirralar soni uning uchlari sonidan bitta kam bo'lishini ta'kidlaymiz, ya'ni Gxgraf (m, «)-graf bo'lsa, quyidagi tengliklar o'rinlidir:
n=nx+n2+\, k+l=ml+m2va. n=m — \ (/=1,2).
Bu tengliklardan
n=nl+n2+l=m]— l+m2—1+1= (mx+m2)—l= (k+l)—l
Endi daraxtlar haqidagi asosiy teoremaning 2) tasdig'idan uning 3) tasdig'i kelib chiqishini isbotlaymiz. G graf asiklik, ya'ni u siklga ega bo'lmagan graf van=m— 1 bo'lsin. G grafning bog'lamli bo'lishini isbotlash kerak.
Agar G graf bog'lamli bo'lmasa, u holda uni har bir bog'lamli komponentasi siklsiz graf G. (ya'ni daraxt) bo'lgan qandaydir к kta (k>l) graflar dizyunktiv birlashmasi sifatida ^=U^ tenglik /=] bilan ifodalash mumkin. Har bir i=l,kuchun G.tgraf daraxt bo'lgani uchun, yuqorida isbotlangan tasdiqqa ko'ra, agar unda mj ta uch va «.ta qirra bo'lsa, u holda G. asiklikdir va n=m—1 tenglik
Agar qandaydir ikki uch bittadan ko'p, masalan, ikkita turli oddiy zanjir vositasida tutashtirilishi imkoniyati bo'lsa, u holda bu uchlarning biridan zanjirlarning birontasi bo'ylab harakatlanib ikkinchi uchga, keyin bu uchdan ikkinchi zanjir bo'ylab harakatlanib dastlabki uchga qaytish imkoniyati bor bo'lar edi. Ya'ni qaralayotgan graf da sikl topilar edi

A)

B)

Grafda eng qisqa masofani topish masalasi.
A) yo’naltirilmagan grafda, B) yo’naltirilgan grafda.