Содержание
| Планируемые результаты обучения
|
Знания и представления
| Умения и навыки
|
Модуль 2. Теория графов
|
|
|
Тема 2.1. Первичные понятия теории графов
|
|
|
Определение графа, классификация его элементов
| Знать определение графа, представление графа диаграммой, классификацию ребер (кратные ребра, петли), определение обыкновенного графа, определения смежных вершин, инцидентных вершин и ребер, степени вершины, классификацию вершин (висячие, изолированные), утверждение о связи между суммой степеней вершин графа и числом его ребер (лемма о рукопожатиях).
| Уметь задавать граф списком вершин и ребер, диаграммой, классифицировать его элементы.
|
Изоморфизм графов
| Иметь представление о понятии изоморфных графов, о свойствах отношения изоморфизма графов.
| Уметь иллюстрировать на примерах понятия изоморфных и неизоморфных графов.
|
Специальные виды графов
| Знать специальные виды графов (полные, двудольные, полные двудольные, одноэлементные, нулевые).
| Уметь определять принадлежность графа к тому или иному специальному виду.
|
Задание графа матрицами
| Знать определения матриц смежности и инцидентности и их свойства.
| Уметь строить матрицу смежности и инцидентности графа, заданного списком вершин и ребер или диаграммой, и задавать граф матрицей смежности или инцидентности.
|
Подграфы
| Знать определение подграфа, подграфа, порожденного подмножеством вершин, остовного подграфа.
| Уметь иллюстрировать понятия, относящиеся к подграфам на примерах.
|
Операции над графами
| Знать определения операций над графами (объединение, пересечение, декартово произведение, удаление вершин, ребер), определение дизъюнктного разбиения графа.
| Уметь иллюстрировать операции над графами на примерах.
|
Тема 2.2. Достижимость и компоненты связности, циклы и мосты, цикломатическое число
|
|
|
Пути, цепи, циклы на графе.
| Знать определения пути, цепи, простой цепи. цикла, простого цикла на графе.
| Уметь строить пути, цепи, простые циклы, цепи, простые цепи на графе.
|
Отношение достижимости (связности), компоненты связности графа.
| Знать определение отношения достижимости (связности) на множестве вершин графа, свойства этого отношения, определения компонент связности графа и числа связности, определение связного графа.
| Уметь находить компоненты связности графа, определять число связности.
|
Мосты графа, связь между мостами и циклами.
| Знать определение моста графа, формулировки теоремы о мостах, теоремы о мостах и циклах.
|
|
Цикломатическое число графа
| Знать определение цикломатического числа графа, формулировку теоремы о знаке цикломатического числа.
| Уметь находить цикломатическое число графа.
|
Тема 2.3. Деревья и леса
|
|
|
Дерево, лес, их характеристические свойства
| Знать определения дерева и леса, характеристические свойства деревьев и лесов.
| Уметь иллюстрировать понятия дерева и леса на примерах.
|
Остовы графа
| Знать определение остова графа, понятие матрицы Кирхгофа и свойства этой матрицы, алгоритм отыскание числа остовов графа с помощью матрицы Кирхгофа.
| Уметь находить остовы связного графа, число остовов обыкновенного связного графа по его матрице Кирхгофа.
|
Алгоритм Краскала отыскания минимального остова
| Знать понятия взвешенного графа, минимального остова взвешенного графа, алгоритм Краскала отыскания минимального остова.
| Уметь строить остов минимального веса с помощью алгоритма Краскала.
|
Кодирование деревьев
| Знать определения бинарного кода корневого дерева, кода из натуральных чисел (Прюфера), алгоритмы кодирования и декодирования деревьев
| Уметь строить бинарный код корневого дерева, код Прюфера дерева с занумерованными вершинами, восстанавливать по этим кодам деревья (изображать их диаграммы).
|
Тема 2.4. Планарность
|
|
|
Укладки графов в трехмерном пространстве
| Знать определение укладки графа в трехмерном пространстве и доказательство ее существования для любого графа.
|
|
Укладка графа на плоскости. Планарные графы. Формула Эйлера.
| Знать определение укладки графа на плоскости, понятия планарного графа, плоского графа, граней плоского графа, формулу Эйлера для связных плоских графов, доказательство непланарности графов и .
| Уметь приводить примеры планарных и непланарных графов.
|
Тема 2.5. Обходы графов
|
|
|
Эйлеровы цикл и цепь, критерии их существования.
| Знать определение эйлерова цикла и цепи, критерии существования эйлерового цикла и эйлеровой цепи на графе.
| Уметь иллюстрировать на примерах понятия эйлерова цикла и эйлеровой цепи, по набору степеней вершин графа определять, существует ли на связном графе эйлеровы цикл и цепь.
|
Алгоритм Флери построения эйлерового цикла (цепи).
| Знать алгоритм Флери построения эйлерового цикла.
| Уметь строить эйлеров цикл (цепь), используя алгоритм Флери.
|
Гамильтоновы цикл и цепь
| Знать определения гамильтонова цикла и гамильтоновой цепи.
| Уметь иллюстрировать на примерах понятия гамильтонового цикла и гамильтоновой цепи.
|
Тема 2.6. Раскраска графа
|
|
|
Раскраска графа. Хроматическое число графа.
| Знать определение раскраски графа в цветов, -хроматического графа, хроматического числа графа.
| Уметь определять хроматическое число графа и раскрашивать в равное этому числу количество красок графы с небольшим количеством вершин и ребер.
|
Критерий бихроматичности
| Знать необходимые и достаточные условия бихроматичности.
|
|
Тема 2.7. Ориентированные графы
|
|
|
Ориентированный граф (орграф) и его элементов.
| Знать определение ориентированного графа (орграфа), его диаграммы, полустепени исхода (захода) вершины, классификацию вершин и дуг, утверждение о связи между суммой полустепеней вершин графа и числом его дуг, определение основания орграфа.
| Уметь задавать орграф списком вершин и дуг, диаграммой, классифицировать его элементы.
|
Изоморфные орграфы
| Знать определение изоморфных орграфов.
| Уметь иллюстрировать понятие изоморфизма на примерах.
|
Матрицы смежности и инцидентности орграфа
| Знать определение матриц смежности и инцидентности орграфа.
| Уметь строить матрицу смежности и инцидентности орграфа, заданного списком вершин и дуг или диаграммой, задавать орграф матрицей смежности или инцидентности.
|
Пути, цепи, циклы на орграфе. Слабая и сильная связность орграфа.
| Знать определение пути, цепи, цикла, контура на орграфе, отношения достижимости на множестве вершин орграфа, определение слабой и сильной связности орграфа.
| Уметь находить пути, цепи, простые циклы, цепи, простые цепи на графе, иллюстрировать на примерах понятия слабой (сильной) связности.
|
Понятие ориентированного дерева.
| Иметь представление о понятии ориентированного дерева, его элементах, о понятии бинарного дерева
| Уметь приводить примеры ориентированных деревьев, бинарных деревьев.
|
Тема 2.8. Задача о максимальном потоке в сети
| |
|
Потоки в сети, задача о максимальном потоке
| Знать определение сети, потока в сети, понятие максимального потока, постановку задачи о максимальном потоке, определения разреза, пропускающей способности разреза, минимального разреза.
| Уметь иллюстрировать понятия, относящиеся к потокам и разрезам в сети на примерах.
|
Алгоритм Форда-Фалкерсона построения максимального потока
| Знать алгоритм Форда-Фалкерсона построения максимального потока, процедуру отыскания минимального разреза.
| Уметь строить максимальный поток и минимальный разрез в сети.
|
Тема 2.9. Кратчайшие пути на графе
|
|
|
Постановка задачи об отыскании кратчайших путей в сети
| Знать определения длины пути, расстояния между вершинами, постановку задачи отыскания кратчайших путей в сети.
| Уметь иллюстрировать понятия, относящиеся к постановке задачи о кратчайших путях в сети, на примерах
|
Алгоритм Дейкстры.
| Иметь представление об алгоритме Дейкстры.
| Уметь находить расстояния и кратчайшие пути от выделенной вершины сети до остальных ее вершин, используя алгоритм Дейкстры.
|
Тема 2.10. Схемы из функциональных элементов
|
|
|
Схемы из функциональных элементов в базисе
| Иметь представление о схемах из функциональных элементов в базисе , о классификации ее вершин (входы, выходы, функциональные элементы), о сложности схемы.
| Уметь иллюстрировать понятия, относящиеся к схемам из функциональных элементов, на примерах.
|
Реализация булевых функций схемами из функциональных элементов.
| Иметь представление о функции, реализуемой схемой.
| Уметь определить функцию, реализуемую схемой, и построить схему, реализующую функцию, заданную формулой над .
|
Проблемы анализа и синтеза схем.
| Иметь представление о проблемах анализа и синтеза схем.
|
|
Тема 2.11. Упорядоченная бинарная диаграмма решений
|
|
|
Понятие упорядоченных бинарных диаграмм решений (УБДР). Минимальные УБДР.
| Иметь представление об упорядоченной бинарной диаграмме решений (УБДР), о минимальной УБДР.
| Уметь иллюстрировать на примерах построение УБДР функции относительно заданного порядка переменных.
|
Сокращенные УБДР, их построение для функции, заданной таблично.
| Иметь представление о правилах удаления и слияния вершин, о сокращенной УБДР, об алгоритме построения сокращенной УБДР из УБДР функции относительно заданного порядка переменных.
| Уметь иллюстрировать на примерах построение сокращенной УБДР функции из УБДР функции относительно заданного порядка переменных.
|