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CONEXIÓN ENTRE GRAFOS - DESARROLLO 1. Conexión en grafos: Es una sucesión de vértices y aristas que se desplaza de un vértice i a un Vértice j 1.1 UNA RUTA: una ruta en un grafo G es una sucesión finita no nula R = V0A1V1A2V2…Ak-1 Vk-1 Ak Vk Cuyos términos son alternadamente vértices y aristas, tal que toda arista de R tiene como sus extremos el vértice precedente y el siguiente de la sucesión en estas condiciones diremos que R es una ruta de V0 A Vk, lo que denotamos por R –(V0, Vk) donde: V0 se llama vértice inicial Vk se llama vértice terminal de R Los vértices V1 hasta Vk-1 se llama vértices intermedios El número K se llama longitud de R y la denotamos por I (R) = K Ejemplo: Seleccionaremos la ruta de materia a Sincelejo R1-(V0, V11) R1 = (V0 – a1 – V1 – a15 – V15 – a22 – V22 – a23 – V23 – a24 – V7 – a8 – V8 – a9 – V9 – a25 - V19 – a19 – V18 – a18 – V17 – a17 – V16 – a16 - V15 – a20 – V20 – a21 – V21 – a26 – V18 – a19 – V19 – a25 – V9 – a10 – V10 – a11 – V11) L(R) = 19 0= Montería 1= Cereté 7= Tuchin 8= San Andres de Sotavento 9= Chinú 10= Sampues 11= Sincelejo 15= Ciénaga de Oro 16= Aguas Vivas 17= La Ye 18= Sahagún 19= Arrimadero 20= No hay como dios 21= La trampa 22=El coco 23 = chima 1.2. UNA CADENA: una ruta R – (V0 – Vk) de un grafo G en el cual todas sus aristas son diferentes, se llama una cadena C – (V0 – Vk) de grafo G. Ejemplo: C – (V0, V7) C= (V0 – a1 – V1 – a15 – V15 – a20 – V20 – a21 – V21- a26 – V18 – a18 – V17 – a17 – V16 – a16 - V15 – a22 - V22 – a29 – V23 – a24 – V7) L(C) = 11 0= Montería 1= Cereté 7= Tuchin 15= Ciénaga de Oro 16= Aguas Vivas 17= La Ye 18= Sahagún 19= Arrimadero 20= No hay como dios 21= La trampa 22=El coco 23 = chima 1.3 UNA CADENA SIMPLE: es una ruta donde sus vértices y las aristas son diferentes Ejemplo: CS – (V1, V9) CS= (V1 – a15 – V15 – a16 – V16 – a17 – V17 – a18 – V18 – a19 – V19 – a25 - V9) L(CS) = 6 1= Cereté 9= Chinú 15= Ciénaga de Oro 16= Aguas Vivas 17= La Ye 18= Sahagún 19= Arrimadero 1.4 UNA RUTA CERRADA: es cuando su vértice inicial y su vértice terminal coinciden V0 = Vn, se denomina RC. Ejemplo: RC – (V1, V1) V0 = Cerete Vk = Cerete V0 = Vk RC = (V1 – a15 – V15 – a22 - V22 – a23 – V23 – a24 – V7 – a8 – V8 – a9 – V9 – a25 - V19 – a19 – V18 - a26 – V21 – a21 – V20 – a20 - V15 – a22 - V22 – a23 – V23 – a24 – V7 – a7 - V6 – a6 – V5 – a5 – V4 – a4 – V3 – a3 – V2 – a2 - V1) L(RC) = 20 1.5 UN CICLO: Cuando la ruta (camino) es cerrada y es una cadena se llama ciclo 1= Cereté 2= San Pelayo 3= El Carito 4= La Palma 5= Lorica 6= Purísima 7= Tuchin 8= San Andres de Sotavento 9= Chinú 15= Ciénaga de Oro 16= Aguas Vivas 17= La Ye 18= Sahagún 19= Arrimadero 22=El coco 23 = chima Ejemplo: CI = ( V1 – a15 – V15 – a20 – V20 – a21 – V21- a26 – V18 – a18 – V17 – a17 – V16 – a16 - V15 – a22 - V22 – a23 – V23 – a24 – V7 – a7 - V6 – a6 – V5 – a5 – V4 – a4 – V3 – a3 – V2 – a2- V1) L(CI) = 16 1= Cereté 2= San Pelayo 3= El Carito 4= La Palma 5= Lorica 6= Purísima 7= Tuchin 15= Ciénaga de Oro 16= Aguas Vivas 17= La Ye 18= Sahagún 19= Arrimadero 20= No hay como dios 21= La trampa 22=El coco 23 = chima 1.6 UN CICLO SIMPLE: si la ruta cerrada es una cadena simple, a esto se le llama ciclo simple Ejemplo: CIS=( V1 – a2 – V2 – a3 – V3 – a4 – V4 - a5 – V5 – a6 – V6 – a7 – V7 – a8 - V8 – a9 – V9 – a25 – V19 – a19 – V18 –a18 – V17 – a17 – V16 – a16 – V15 – a15 -V1) I(RC) = 14 1= Cereté 2= San Pelayo 3= El Carito 4= La Palma 5= Lorica 6= Purísima 7= Tuchin 8= San Andres de Sotavento 9= Chinú 15= Ciénaga de Oro 16= Aguas Vivas 17= La Ye 18= Sahagún 19= Arrimadero 2. Grafo conexo y no conexos: un grafo G se llama conexo si dados dos vértices cuales quiera Vi y Vj de G, existe una cadena C – (Vi – Vj). En el caso contrario el grafo se llama no conexo, Un grafo G no-conexo está formado por dos o más grafos conexos. Cada uno de estos grafos conexos se llama una COMPONENTE CONEXA del grafo G. Ejemplo: Grafo conexo del grafo G: Grafo no conexo del grafo G: 0=Montería 1= Cereté 2= San Pelayo 3= El Carito 4= La Palma 5= Lorica 6= Purísima 7= Tuchin 8= San Andres de Sotavento 9= Chinú 15= Ciénaga de Oro 16= Aguas Vivas 17= La Ye 18= Sahagún 19= Arrimadero 0=Montería 1= Cereté 2= San Pelayo 3= El Carito 4= La Palma 5= Lorica 7= Tuchin 8= San Andres de Sotavento 9= Chinú 10= Sampues 11= Sincelejo 19= Arrimadero 3. DISTANCIA: En un grafo conexo G, la distancia d (V1 , Vj ) entre dos de sus vértices V1 y Vj es la longitud de la cadena simple más corta entre ellos, es decir, d ( V1 , Vj ) = min (CS) donde CS - ( V1 , Vj ). Ejemplo: CS1 = (V0 – a1 - V1 – a2 – V2 – a3 – V3 – a4 - V4 - a5 – V5 – a6 – V6 – a7 – V7 – a8 – V8 – a9 – V9 – a10 – V10 – a11 - V11), longitud = 11 CS2 = (V0 – a1 - V1 – a2 – V2 – a3 – V3 – a4 - V4 - a5 – V5 – a12 – V12 – a13 – V13 – a14 – V14 – a27 - V11), longitud = 9 CS3 = (V0 – a1 - V1 – a15 – V15 – a16 – V16 – a17 – V17 – a18 – V18 – a19 – V19 – a25 - 9 – a10 – 10 – a11 - 11), longitud=9 d (V0, V11) = 9; la distancia más corta seria CS2 y CS3 0= Montería 1= Cereté 2= San Pelayo 3= El Carito 4= La Palma 5= Lorica 6= Purísima 7= Tuchin 8= San Andres de Sotavento 9= Chinú 10= Sampues 11= Sincelejo 12= San Antero 13= Santiago de Tolú 14= Tolú Viejo 15= Ciénaga de Oro 16= Aguas Vivas 17= La Ye 18= Sahagún 19= Arrimadero 3.1 MÉTRICA: la distancia entre dos vértices de un grafo conexo G, puede ser considerada como una función que asigna a cada para de vértices del grafo G un numero entero no negativo. Esta función así definida satisface las condiciones 1. La distancia entre Vi y Vj es mayor que cero, y distancia entre Vi y Vj es igual a cero si y solo si, Vi = Vj. 2. Distancia entre Vi y Vj es igual a la distancia entre Vj y Vi 3. Distancia entre Vi y Vj es igual a la distancia entre Vi y Vk mas Vk y Vj para algún vértice Vk La función que satisface estas tres propiedades se llama métrica, por tanto, la distancia entre los vértices de un grafo es una métrica Ejemplo: 0= Montería 1= Cereté 2= San Pelayo 3= El Carito 4= La Palma 5= Lorica 6= Purísima 7= Tuchin 8= San Andres de Sotavento 9= Chinú 10= Sampues 11= Sincelejo 12= San Antero 13= Santiago de Tolú 14= Tolú Viejo 15= Ciénaga de Oro 16= Aguas Vivas 17= La Ye 18= Sahagún 19= Arrimadero CS - ( V0 , V11 ) CS1 = (V0 – a1 - V1 – a2 – V2 – a3 – V3 – a4 - V4 – a5 – V5 – a12 – V12 – a13 – V13 – a14 – V14 – a27 - V11), longitud = 9 Distancia= 9; La distancia entre Vi y Vj es mayor que cero CS2 = (V11 – a27 – V14 – a14 – V13 – a13 – V12 – a12 – V5 – a5 – V4 – a4 – V3 – a3 – V2 – a2 – V1 – a1 - V0), longitud=9 Distancia = 9; Distancia entre Vi y Vj es igual a la distancia entre Vj y Vi Vk= V5 CS3 = (V0 – a1 - V1 – a2 – V2 – a3 – V3 – a4 - V4 – a5 – V5) longitud = 5 Distancia = 5 CS4 = (V5 – a12 – V12 – a13 – V13 – a14 – V14 – a27 - V11), longitud = 4 Distancia = 4 Distancia (V0, V11) = Distancia (V0, V5) + Distancia(V5,V11) Distancia (V0, V11) = 5 + 4 9=9 La métrica = 9 3.2 EXCENTRICIDAD: sea G un grafo conexo y v un vértice de G, la excentricidad de V, E (v) es la distancia que hay del vértice V al vértice más lejano del grafo E (v) = Max. D (V, VI) donde VI pertenece a V (G) Ejemplo: Del grafo anterior calcularemos la excentricidad en cada uno de sus vérticesE(V0); D (V0, V0) = 0 D (V0, V11) = 9 D (V0, V1) = 1 D (V0, V12) = 6 D (V0, V2) = 2 D (V0, V13) = 7 D (V0, V3) = 3 D (V0, V14) = 8 D (V0, V4) = 4 D (V0, V15) = 2 D (V0, V5) = 5 D (V0, V16) = 3 D (V0, V6) = 6 D (V0, V17) = 4 D (V0, V7) = 7 D (V0, V18) = 5 D (V0, V8) = 6 D (V0, V19) = 6 D (V0, V9) = 7 E (V0) = 9 D (V0, V10) = 8 E(V1); D (V1, V0) = 1 D (V1, V11) = 8 D (V1, V1) = 0 D (V1, V12) = 5 D (V1, V2) = 1 D (V1, V13) = 6 D (V1, V3) = 2 D (V1, V14) = 7 D (V1, V4) = 3 D (V1, V15) = 1 D (V1, V5) = 4 D (V1, V16) = 2 D (V1, V6) = 5 D (V1, V17) = 3 D (V1, V7) = 6 D (V1, V18) = 4 D (V1, V8) = 7 D (V1, V19) = 5 D (V1, V9) = 6 E (V1) = 8 D (V1, V10) = 7 E(V2); D (V2, V0) = 2 D (V2, V11) = 7 D (V2, V1) = 1 D (V2, V12) = 4 D (V2, V2) = 0 D (V2, V13) = 5 D (V2, V3) = 2 D (V2, V14) = 6 D (V2, V4) = 3 D (V2, V15) = 2 D (V2, V5) = 4 D (V2, V16) = 3 D (V2, V6) = 5 D (V2, V17) = 4 D (V2, V7) = 6 D (V2, V18) = 5 D (V2, V8) = 7 D (V2, V19) = 6 D (V2, V9) = 8 E (v2) = 8 D (V2, V10) = 8 E(V3); D (V3, V0) = 3 D (V3, V11) = 6 D (V3, V1) = 2 D (V3, V12) = 3 D (V3, V2) = 1 D (V3, V13) = 4 D (V3, V3) = 0 D (V3, V14) = 5 D (V3, V4) = 1 D (V3, V15) = 3 D (V3, V5) = 2 D (V3, V16) = 4 D (V3, V6) = 3 D (V3, V17) = 5 D (V3, V7) = 4 D (V3, V18) = 6 D (V3, V8) = 5 D (V3, V19) = 7 D (V3, V9) = 6 E (v3) = 7 D (V3, V10) = 7 E(V4); D (V4, V0) = 4 D (V4, V11) = 5 D (V4, V1) = 3 D (V4, V12) = 2 D (V4, V2) = 2 D (V4, V13) = 3 D (V4, V3) = 1 D (V4, V14) = 4 D (V4, V4) = 0 D (V4, V15) = 4 D (V4, V5) = 1 D (V4, V16) = 5 D (V4, V6) = 2 D (V4, V17) = 6 D (V4, V7) = 3 D (V4, V18) = 7 D (V4, V8) = 4 D (V4, V19) = 6 D (V4, V9) = 5 E (v4) = 6 D (V4, V10) = 6 E(V5); D (V5, V0) = 5 D (V5, V11) = 4 D (V5, V1) = 4 D (V5, V12) = 1 D (V5, V2) = 3 D (V5, V13) = 2 D (V5, V3) = 2 D (V5, V14) = 3 D (V5, V4) = 1 D (V5, V15) = 5 D (V5, V5) = 0 D (V5, V16) = 6 D (V5, V6) = 1 D (V5, V17) = 7 D (V5, V7) = 2 D (V5, V18) = 6 D (V5, V8) = 3 D (V5, V19) = 7 D (V5, V9) = 4 E (v5) = 7 D (V5, V10) = 5 E(V6); D (V6, V0) = 6 D (V6, V11) = 5 D (V6, V1) = 5 D (V6, V12) = 2 D (V6, V2) = 4 D (V6, V13) = 3 D (V6, V3) = 3 D (V6, V14) = 4 D (V6, V4) = 2 D (V6, V15) = 6 D (V6, V5) = 1 D (V6, V16) = 7 D (V6, V6) = 0 D (V6, V17) = 6 D (V6, V7) = 1 D (V6, V18) = 5 D (V6, V8) = 2 D (V6, V19) = 4 D (V6, V9) = 3 E (v6) = 7 D (V6, V10) = 4 E(V7); D (V7, V0) = 7 D (V7, V11) = 4 D (V7, V1) = 6 D (V7, V12) = 3 D (V7, V2) = 5 D (V7, V13) = 4 D (V7, V3) = 4 D (V7, V14) = 5 D (V7, V4) = 3 D (V7, V15) = 7 D (V7, V5) = 2 D (V7, V16) = 6 D (V7, V6) = 1 D (V7, V17) = 5 D (V7, V7) = 0 D (V7, V18) = 4 D (V7, V8) = 1 D (V7, V19) = 3 D (V7, V9) = 2 E (v7) = 7 D (V7, V10) = 3 E(V8); D (V8, V0) = 6 D (V8, V11) = 3 D (V8, V1) = 7 D (V8, V12) = 4 D (V8, V2) = 6 D (V8, V13) = 5 D (V8, V3) = 5 D (V8, V14) = 4 D (V8, V4) = 4 D (V8, V15) = 6 D (V8, V5) = 3 D (V8, V16) = 5 D (V8, V6) = 2 D (V8, V17) = 4 D (V8, V7) = 1 D (V8, V18) = 3 D (V8, V8) = 0 D (V8, V19) = 2 D (V8, V9) = 1 E (v8) = 7 D (V8, V10) = 2 E(V9); D (V9, V0) = 7 D (V9, V11) = 2 D (V9, V1) = 6 D (V9, V12) = 5 D (V9, V2) = 7 D (V9, V13) = 4 D (V9, V3) = 6 D (V9, V14) = 3 D (V9, V4) = 5 D (V9, V15) = 5 D (V9, V5) = 4 D (V9, V16) = 4 D (V9, V6) = 3 D (V9, V17) = 3 D (V9, V7) = 2 D (V9, V18) = 2 D (V9, V8) = 1 D (V9, V19) = 1 D (V9, V9) = 0 E (v9) = 7 D (V9, V10) = 1 E(V10); D (V10, V0) = 8 D (V10, V11) = 1 D (V10, V1) = 7 D (V10, V12) = 4 D (V10, V2) = 8 D (V10, V13) = 3 D (V10, V3) = 7 D (V10, V14) = 2 D (V10, V4) = 6 D (V10, V15) = 6 D (V10, V5) = 5 D (V10, V16) = 5 D (V10, V6) = 4 D (V10, V17) = 4 D (V10, V7) = 3 D (V10, V18) = 3 D (V10, V8) = 2 D (V10, V19) = 2 D (V10, V9) = 1 E (V10) = 8 D (V10, V10) = 0 E(V11); D (V11, V0) = 9 D (V11, V11) = 0 D (V11, V1) = 8 D (V11, V12) = 3 D (V11, V2) = 8 D (V11, V13) = 2 D (V11, V3) = 6 D (V11, V14) = 1 D (V11, V4) = 5 D (V11, V15)= 7 D (V11, V5) = 4 D (V11, V16) = 6 D (V11, V6) = 5 D (V11, V17) = 5 D (V11, V7) = 4 D (V11, V18) = 4 D (V11, V8) = 3 D (V11, V19) = 3 D (V11, V9) = 2 E (V11) = 9 D (V11, V10) = 1 E(V12); D (V12, V0) = 6 D (V12, V11) = 3 D (V12, V1) = 5 D (V12, V12) = 0 D (V12, V2) = 4 D (V12, V13) = 1 D (V12, V3) = 3 D (V12, V14) = 2 D (V12, V4) = 2 D (V12, V15) = 6 D (V12, V5) = 1 D (V12, V16) = 7 D (V12, V6) = 2 D (V12, V17) = 8 D (V12, V7) = 3 D (V12, V18) = 7 D (V12, V8) = 4 D (V12, V19) = 6 D (V12, V9) = 5 E (V12) = 8 D (V12, V10) = 4 E(V13); D (V13, V0) = 7 D (V13, V11) = 2 D (V13, V1) = 6 D (V13, V12) = 1 D (V13, V2) = 5 D (V13, V13) = 0 D (V13, V3) = 4 D (V13, V14) = 1 D (V13, V4) = 3 D (V13, V15) = 7 D (V13, V5) = 2 D (V13, V16) = 8 D (V13, V6) = 3 D (V13, V17) = 7 D (V13, V7) = 4 D (V13, V18) = 6 D (V13, V8) = 5 D (V13, V19) = 5 D (V13, V9) = 4 E (V13) = 8 D (V13, V10) = 3 E(V14); D (V14, V0) = 8 D (V14, V11) = 1 D (V14, V1) = 7 D (V14, V12) = 2 D (V14, V2) = 6 D (V14, V13) = 1 D (V14, V3) = 5 D (V14, V14) = 0 D (V14, V4) = 4 D (V14, V15) = 8 D (V14, V5) = 3 D (V14, V16) = 7 D (V14, V6) = 4 D (V14, V17) = 6 D (V14, V7) = 5 D (V14, V18) = 5 D (V14, V8) = 4 D (V14, V19) = 4 D (V14, V9) = 3 E (V14) = 8 D (V14, V10) = 2 E(V15); D (V15, V0) = 2 D (V15, V11) = 7 D (V15, V1) = 1 D (V15, V12) = 6 D (V15, V2) = 2 D (V15, V13) = 7 D (V15, V3) = 3 D (V15, V14) = 8 D (V15, V4) = 4 D (V15, V15) = 0 D (V15, V5) = 5 D (V15, V16) = 1 D (V15, V6) = 6 D (V15, V17) = 2 D (V15, V7) = 7 D (V15, V18) = 3 D (V15, V8) = 6 D (V15, V19) = 4 D (V15, V9) = 5 E (V1) = 8 D (V15, V10) = 6 E(V16); D (V16, V0) = 3 D (V16, V11) = 6 D (V16, V1) = 2 D (V16, V12) = 7 D (V16, V2) = 3 D (V16, V13) = 8 D (V16, V3) = 4 D (V16, V14) = 7 D (V16, V4) = 5 D (V16, V15) = 1 D (V16, V5) = 6 D (V16, V16) = 0 D (V16, V6) = 7 D (V16, V17) = 1 D (V16, V7) = 6 D (V16, V18) = 2 D (V16, V8) = 5 D (V16, V19) = 3 D (V16, V9) = 4 E (V16) = 8 D (V16, V10) = 5 E(V17); D (V17, V0) = 4 D (V17, V11) = 5 D (V17, V1) = 3 D (V17, V12) = 8 D (V17, V2) = 4 D (V17, V13) = 7 D (V17, V3) = 5 D (V17, V14) = 6 D (V17, V4) = 6 D (V17, V15) = 2 D (V17, V5) = 7 D (V17, V16) = 1 D (V17, V6) = 6 D (V17, V17) = 0 D (V17, V7) = 5 D (V17, V18) = 1 D (V17, V8) = 4 D (V17, V19) = 2 D (V17, V9) = 3 E (V17) = 8 D (V17, V10) = 4 E(V18); D (V18, V0) = 5 D (V18, V11) = 4 D (V18, V1) = 4 D (V18, V12) = 7 D (V18, V2) = 5 D (V18, V13) = 6 D (V18, V3) = 6 D (V18, V14) = 5 D (V18, V4) = 7 D (V18, V15) = 3 D (V18, V5) = 6 D (V18, V16) = 2 D (V18, V6) = 5 D (V18, V17) = 1 D (V18, V7) = 4 D (V18, V18) = 0 D (V18, V8) = 3 D (V18, V19) = 1 D (V18, V9) = 2 E (V18) = 7 D (V18, V10) = 3 E(V19); D (V19, V0) = 6 D (V19, V11) = 3 D (V19, V1) = 5 D (V19, V12) = 6 D (V19, V2) = 6 D (V19, V13) = 5 D (V19, V3) = 7 D (V19, V14) = 4 D (V19, V4) = 6 D (V19, V15) = 4 D (V19, V5) = 7 D (V19, V16) = 3 D (V19, V6) = 4 D (V19, V17) = 2 D (V19, V7) = 3 D (V19, V18) = 1 D (V19, V8) = 2 D (V19, V19) = 0 D (V19, V9) = 1 E (V19) = 7 D (V19, V10) = 2 La excentricidad del grafo está en el vértice V1 y V11, el cual es de 11 3.3 CENTRO: El centro de G es un Subgrafo inducido por los vértices de mínima excentricidad Ejemplo: E(v3)=E(v4)=E(v5)=E(v6)=E(v7)=E(v8)=E(v9)=E(v18)=E(v19)=7 V Excentricidad v0 9 v1 8 v2 8 v3 7 v4 7 v5 7 v6 7 v7 7 v8 7 v9 7 v10 8 v11 9 v12 8 v13 8 v14 8 v15 8 v16 8 v17 8 v18 7 v19 7 Centro = (V3- a4 - V4 – a5 - V5 – a6 - V6 - a7 - V7 – a8 - V8 – a9 - V9 - a25 - V19 – a19 - V18) 3.4 RADIO: en un grafo conexo G, la excentricidad de un centro se llama radio de G. Ejemplo: Del grafo anterios calcularemos el radio. Centro = E(v3)=E(v4)=E(v5)=E(v6)=E(v7)=E(v8)=E(v9)=E(v18)=E(v19)=7 Radio = 7 DIÁMETRO: El diámetro D de un grafo conexo G, es la máxima distancia entre dos pares de vértices de G. Ejemplo: En nuestro grafo la distancia más alta es D (V0, V11) y D (V11, V0) cuyo valor es de 9, lo cual nos dice que el diámetro del presente grafo es de 9. V Excentricidad v0 9 v1 8 v2 8 v3 7 v4 7 v5 7 v6 7 v7 7 v8 7 v9 7 v10 8 v11 9 v12 8 v13 8 v14 8 v15 8 v16 8 v17 8 v18 7 v19 7 4. Cadena mínima: Dado un grafo G (V, A, fG) a cada arista a ∈ A(G), se le puede asociar un número real, denotado p(a). al que llamamos el peso de la arista a. El grafo G se llama entonces un grafo pesado. Si el grafo G representa una red de carretera entre varias ciudades como las que trabajamos en los ejemplos anteriores, el peso de cada arista se puede representar en km, el costo del viaje o el tiempo del viaje entre dos vértices (ciudades) Si S es un subgrafo de un grafo pesado G el peso de S, denotado por p(S) se define como la suma de los pesos de las aristas de S, es decir, p(S) = ∑ 𝑝(𝑎)𝑎 ∈ A (1) muchos problemas de optimización piden encontrar un grafo pesadoG, un subgrafo S de cierto tipo con mínimo o máximo peso. Uno de estos problemas es conocido como el problema de la cadena mínima, que consiste en que dado un grafo conexo G pesado se debe hallar la cadena de mínimo peso o cadena mínima que conecte dos vértices específicos V1, V2 de V(G). Este problema es resuelto de manera óptima mediante un algoritmo descubierto por dijkstra en 1959, el cual no solo halla la cadena de mínimo peso entre dos vértices V1, V2, sino que también encuentra todas las cadenas mínimas desde un vértice V1 al resto de los vértices del grafo G. 4.1 Algoritmo de Dijkstra: sea G (V, A, fG) un grafo simple, conexo y pesado con |V(G)|=n. Sea V´ ∈ V con V´ ≠ φ. Sea V´ el complemento de V´ con respecto a V, es decir, V~ = V – V´. Sea V1 el vértice de V(G) a partir del cual queremos hallar las cadenas mínimas al resto de vértices de G. Hacemos V1 = u1, V1 = {u1}, y construiremos una sucesión creciente V1, V2 ..., Vn de subconjunto de V, de tal manera que al final de la iteración K, se hayan obtenido las cadenas mínimas desde u1 a todos los vértices de Vk La distancia entre u1 y �̅�K, denotada d(u1, �̅�K) se define mediante la siguiente expresión: d ( u1, �̅�K ) = min { d ( u1, u) + p(u, v)} (2) u ∈ Vk v ∈ �̅�K Esta expresión es la base del algoritmo. PRIMERA ITERACION Sea V1 = {u1} Utilizando (2) calculamos d (u1, �̅�1) d (u1, �̅�1) = min {d(u1, u1) + p(u1, v)} = min {p(u1, v)} (3) v ∈ �̅�1 v ∈ �̅�1 ya que dV(u1, u1) = 0 el vértice v ∈ �̅�1 que satisface (3) lo llamaremos u2. Hemos obtenido así la cadena mínima C1=u1u2. SEGUNDA ITERACION Sea V2 = {u1, u2} y C1 = u1, u2. Utilizando (2) calculamos d (u1, �̅�2) d (u1, �̅�2) = min {d(u1, u) + p(u, v)} (4) v ∈ �̅�2 El vértice v ∈ �̅�2 que satisface (4) lo llamaremos u3. Obtendremos así la cadena mínima C2, que en esta iteración puede ser o C2 = u1u2u3 o C2 = u1u3 K-ESIMA ITERACION Sea Vk = {u1, u2 . . ., uk} y K ≤ n-1 y C1, C2, . . . . , Ck-1 las correspondientes cadena mínima. Ejemplo: Aplicar el al Algoritmo de Dijkstra al siguiente grafo de V1 -> V8 PRIMERA ITERACION Sea V1 = u1, V1 = {u1}, �̅�1 = {V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8} y d (u1, u1) = 0 d (u1, �̅�1) = min {p(u1, v)} v ∈ �̅�1 =min{p(u1, v2), p(u1, v3), p(u1, v4), p(u1, v5), p(u1, v6), p(u1, v7), p(u1, v8)} =min {1, 3, ∞, ∞, ∞, ∞, ∞} = 1 Hacemos V2 = u2 La cadena mínima C –(u1, u2) obtenida es C1=u1u2 y d(u1, u2) = 1 SEGUNDA ITERACION Sea V2 = {u1, u2}, �̅�2 = {V3, V4, V5, V6, V7, V8} d (u1, �̅�2) = min {d(u1, u) + p(u, v) } v ∈ �̅�2 v ∈ V2 =min {p(u1, v), 1 + p(u2, v)} v ∈ �̅�2 =min {p(u1, v3), 1 + p(u2, v5) , 1 + p(u2, v6)} =min {3, 3, 6} =3 Observemos que en esta iteración tenemos dos posibilidades para seleccionar el vértice u3: v3= u3 ó v5=u3 Hacemos V3 = u3 La cadena mínima C –(u1, u3) obtenida es C2=u1u3 y d (u1, u3) = 3 TERCERA ITERACION Sea V3 = {u1, u2, u3}, �̅�3 = { V4, V5, V6, V7, V8} d (u1, �̅�3) = min {d(u1, u) + p(u, v) } v ∈ �̅�3 v ∈ V3 =min { 1+ p(u2, v), 3 + p(u3, v)} v ∈ �̅�3 =min { 1 + p(u2, v5) , 1 + p(u2, v6) , 3 + p(u3, v4), 3 + p(u3, v5)} =min {3, 6, 8, 4} =3 Hacemos V5 = u4 La cadena mínima C –(u1, u4) obtenida es C3=u1u2u4 y d (u1, u4) = 3 CUARTA ITERACION Sea V4 = {u1, u2, u3, u4}, �̅�4 = { V4, V6, V7, V8} d (u1, �̅�4) = min {d(u1, u) + p(u, v) } v ∈ �̅�4 v ∈ V4 =min { 1+ p(u2, v), 3 + p(u3, v) , 3 + p(u4, v)} v ∈ �̅�4 =min { 1 + p(u2, v6) , 3 + p(u3, v4), 3 + p(u4, v6) , 3 + p(u4, v7)} =min {6, 8, 5, 7} =5 Hacemos V6 = u5 La cadena mínima C –(u1, u5) obtenida es C4=u1u2u4u5 y d (u1, u5) = 5 QUINTA ITERACION Sea V5 = {u1, u2, u3, u4, u5}, �̅�5 = { V4, V7, V8} d (u1, �̅�5) = min {d(u1, u) + p(u, v) } v ∈ �̅�5 v ∈ V5 =min { 3 + p(u3, v) , 3 + p(u4, v) , 5 + p(u5, v)} v ∈ �̅�5 =min {3 + p(u3, v4), 3 + p(u4, v7), 5 + p(u5, v8)} =min {8, 7, 8} =7 Hacemos V7 = u6 La cadena mínima C –(u1, u6) obtenida es C5=u1u2u4u6 y d (u1, u6) = 7 SEXTA ITERACION Sea V6 = {u1, u2, u3, u4, u5, u6}, �̅�6 = { V4, V8} d (u1, �̅�6) = min {d(u1, u) + p(u, v) } v ∈ �̅�6 v ∈ V6 =min { 3 + p(u3, v) , 5 + p(u5, v), 7 + p(u6, v)} v ∈ �̅�6 =min {3 + p(u3, v4), 5 + p(u5, v8), 7 + p(u6, v4) , 7 + p(u6, v8)} =min {8, 8, 9, 8} =8 Observemos que tenemos 3 mínimos para seleccionar, pero descartamos u3 ya que no nos lleva al destino establecido. Ahora nos queda 2 mínimos que nos llevan al destino final con el mismo peso(costo) V8=u7, lo que nos quiere decir que existe dos caminos que nos lleva al destino final con el mínimo peso, los cuales son: C6=u1u2u4u5u7 ó C6=u1u2u4u6u7 y d (u1, u7) = 8 4.1 Corrección del algoritmo de Dijkstra Cuando un grafo conexo simple, con un peso positivo para cada arista es la entrada al algoritmo de Dijkstra con vértice inicial a y vértice final z, la salida es la longitud de una trayectoria más corta de a a z. EJERCICIOS/ACTIVIDADES Taller 6 Mediante un grafo del taller 4 dado calcular las conexiones, distancia ( Métrica, excentricidad, centro, radio) y aplicar el algoritmo de Dijkstra. BIBLIOGRAFIA Viloria, J. (s.f.). Scrib. Obtenido de Scrib: https://es.scribd.com/doc/209571060/Operaciones- Entre-Grafos Epp, S. (2012). Matemáticas discretas con aplicaciones (4a. ed.). 1st ed. México, D.F.: CENGAGE Learning, pp.625-641. Jiménez Murillo, J. and Rodríguez Cruz, F. (2014). 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