Программирование на языке Ruby, Фултон Хэл

Программирование на языке Ruby

на обложку

Фултон Хэл

Шрифт:

Не будем объяснять принцип работы алгоритма, интересующийся читатель может найти описание в любой книге по дискретной математике. Но в листинге 9.4 приведена его реализация на Ruby.

Листинг 9.4. Выяснение того, является ли граф связным

class Graph

def connected?

x = vmax

k = [x]

l = [x]

for i in 0..@max

l << i if self[x,i]==l

end

while !k.empty?

y = k.shift

# Теперь ищем все ребра (y,z).

self.each_edge do |a,b|

if a==y || b==y

z = a==y ? b : a

if !l.include? z

l << z

k << z

end

if l.size < @max

false

else

true

end

mygraph = Graph.new([0,1], [1,2], [2,3], [3,0], [1,3])

puts mygraph.connected? # true

puts mygraph.euler_path? # true

mygraph.remove 1,2

mygraph.remove 0,3

mygraph.remove 1,3

puts mygraph.connected? # false

puts mygraph.euler_path? # false

В примере упомянут метод

euler_path?

, с которым мы еще не встречались. Он определен в разделе 9.4.4.

Можно было бы усовершенствовать этот алгоритм, так чтобы он находил все связные компоненты несвязного графа. Но мы не станем этого делать.

9.4.3. Есть ли в графе эйлеров цикл?

Нет такой отрасли математики, сколь угодно абстрактной, которая со временем не нашла бы применения в реальной жизни.

Николай Лобачевский

Иногда нужно знать, есть ли в графе эйлеров цикл. Термин связан с математиком Леонардом Эйлером, который основал область топологии, занимающуюся этим вопросом. (Графы, обладающие таким свойством, называют иногда уникурсивными, поскольку их можно нарисовать не отрывая карандаша от бумаги и не проходя дважды по одному и тому же ребру.)

В немецком городе Кенигсберг был остров посередине реки. С двумя берегами остров связывало семь мостов. Горожане хотели знать, можно ли обойти город так, чтобы побывать на каждом мосту ровно один раз и вернуться в исходную точку. В 1735 году Эйлер доказал, что это невозможно. Эта классическая задача стала первой проблемой теории графов.

Как часто бывает в жизни, решение кажется простым, когда оно найдено. Оказалось, что для существования в графе эйлерова цикла необходимо и достаточно, чтобы все вершины имели четную степень. Вот короткий код, проверяющий выполнение этого свойства:

class Graph

def euler_circuit?

return false if !connected?

for i in 0..@max

return false if degreed) % 2 != 0

end

true

end

mygraph = Graph.new([1,0],[0,3],[2,1],[3,1],[3,2])

flag1 = mygraph.euler_circuit? # false

mygraph.remove 1,3

flag2 = mygraph.euler_circuit? # true

9.4.4. Есть ли в графе эйлеров путь?

Эйлеров путь и эйлеров цикл — разные вещи. Слово «цикл» подразумевает, что нужно вернуться в исходную точку. А наличие пути предполагает, что нужно лишь посетить каждую вершину ровно один раз. В следующем фрагменте демонстрируется это различие:

class Graph

def euler_path?

return false if !connected?

odd=0

each_vertex do |x|

if degree(x) % 2 == 1

odd += 1

end

odd <= 2

end

mygraph = Graph.new([0,1],[1,2],[1,3],[2,3],[3,0])

flag1 = mygraph.euler_circuit? # false

flag2 = mygraph.euler_path? # true

9.4.5. Инструменты для работы с графами в Ruby

В сообществе пользователей Ruby известно несколько таких инструментов. Они в большинстве своем имеют ограниченную функциональность и предназначены для работы с ориентированными или неориентированными графами. Поищите эти инструменты в архиве RAA или на сайте Rubyforge . Называются они как-то вроде RubyGraph, RGraph, GraphR и по большей части еще не достигли зрелости.