2.1 Grafy

2.1.1 Dezorientované grafy

Definice 2.1 (Neorientovaný graf)

Neorientovaný graf je uspořádaná dvojice $(V, E)$ kde

  • $V$ je neprázdná konečná množina vrcholů,

  • $E$ je množina hran,

Hrana je dvouprvková podmnožina $V$ (čili neuspořádaná dvojice vrcholů), značíme $\{u,v\}$

Obrázek 2.1: Neorientovaný graf
Definice 2.2 (Orientovaný graf)

Orientovaný graf je uspořádaná dvojice $(V, E)$ kde

  • $V$ je neprázdná konečná množina vrcholů,

  • $E$ je množina orientovaných hran (zobrazujeme jako šipky),

Orientovaná hrana $(u, v)$ je uspořádaná dvojice vrcholů $u,v \in V$, kde $u$ nazýváme předchůdcem $v$ a $v$ nazýváme následníkem $u$

Orientovaná hranu $(u,u)$ nazýváme smyčkou.

Obrázek 2.2: Orientovaný graf
Definice 2.3 (Množina všech hran)

Množinu všech hran (všech dvouprvkových podmnožin množiny $V$) budeme označovat $V \choose 2$

Definice 2.4 (Doplněk grafu)

Doplněk grafu $G = (V,E)$ je graf $\bar G = (V, { V \choose 2 } \setminus E)$

Obrázek 2.3: Graf a doplněk grafu

2.1.2 Značení

Definice 2.5 (Množiny vrcholů a hran)

Nechť $G$ je graf. Pak

  • $V(G)$ je množina jeho vrcholů (verticies). Počet vrcholů značíme $n = |V(G)|$

  • $E(G)$ je množina jeho hran (edges). Počet vrcholů značíme $m = |E(G)|$

Definice 2.6

Nechť $e = \{u,v\}$ je hrana v grafu $G$. Pak řekneme, že

  • vrcholu $u$ a $v$ jsou koncové vrcholy hrany $e$

  • $u$ je sousedem $v$ v $G$ (a naopak)

  • $u$ i $v$ jsou incidentní s hranou $e$

2.1.3 Podgrafy

Definice 2.7 (Podgraf)

Graf $H$ je podgrafem grafu $G$ právě tehdy když $V(H) \subseteq V(G)$ a $E(H) \subseteq E(G)$

Pozorování 2.1

Pokud z grafu $G$ vytvářím podgraf, můžu si zvolit jakékoliv vrcholy a jakékoliv hrany

Definice 2.8 (Indukovaný podgraf)

Graf $H$ je indukovaným podgrafem grafu $G$ právě tehdy když $V(H) \subseteq V(G)$ a $E(H) = E(G) \cap {V(H) \choose 2}$

Je-li $G=(V,E)$ a $V' \subseteq V$, pak $G[V']$ označuje graf $(V', E(G) \cap {V' \choose 2})$ a říkáme mu podgraf indukovaný množinou vrcholů $V'$

Pozorování 2.2

Pokud z grafu $G$ vytvářím indukovaný podgraf, můžu si zvolit jakékoliv vrcholy, ale musím použít všechny hrany které mezi těmito vrcholy vedly v původním grafu.

Tento požadavek je silnější než požadavek u normálního podgrafu.

Graf $G[V \setminus V']$ budeme zapisovat zkráceně $G - V'$ a speciálně pokud $V = \{v\}$ také $G - v$ místo $G - \{v\}$

2.1.4 Typy grafů

Definice 2.9 (Úplný graf $K_n$)

Úplný graf na $n \ge 1$ vrcholech je graf $K_n = (V, { V \choose 2 })$

Tedy mezi každými dvěma vrcholy vede hrana.

Definice 2.10 (Úplný bipartitní graf $K_{n_1, n_2}$)

Úplný bipartitní graf tvořený dvěma partitiami o $n_1$ a $n_2$ vrcholech je graf $K_{n_1, n_2} = (A \cup B, \{\{a,b\}\mid a \in A, b \in B\})$

Kde $A \cap B = \emptyset$, $|A| = n_1 \ge 1$, $|B| = n_2 \ge 1$

Definice 2.11 (Bipartitní graf)

Bipartitní graf je podgraf úplného bipartitního grafu

Definice 2.12 (Klika)

Klika v grafu $G$ je podmožina vrcholů, z nichž každé dva jsou sousední (čili spojeny hranou)

Pozorování 2.3

Klika tedy indukuje podgraf, který je izomorfní s některým úplným grafem.