¿Cuáles son los resultados fundamentales, y quizás la prueba, de la teoría de grafos?

Algunos hallazgos interesantes (fundamentales o no):

  • Teorema de corte mínimo de flujo máximo: la cantidad máxima de datos que puede fluir desde la fuente al sumidero (flujo máximo) es igual a la fuente divisoria de corte mínimo y los vértices del sumidero (corte mínimo). En otras palabras, la fuente de separación de corte mínima y los vértices de hundimiento es básicamente el cuello de botella de todo el flujo porque cualquier elemento debe fluir a través de uno de los bordes de corte. [1]
  • Seis grados de separación: esto es más una observación: en la mayoría de las redes sociales, dos personas están conectadas a través de una ruta de hasta seis saltos. Esta propiedad es independiente del tamaño del gráfico. [2]
  • Teorema de la fiesta (no sé el nombre del teorema) : en cualquier fiesta, hay dos personas que tienen el mismo número de amigos. [3]
  • Teorema de cuatro colores: cualquier gráfico incrustado se puede colorear con solo cuatro colores, de modo que los vértices adyacentes tengan colores diferentes. [4] Esto tiene una aplicación importante en el dibujo de mapas (los vértices son regiones monocromáticas, los bordes definen vecindad entre regiones).
  • Teorema de Grötzsch: cualquier gráfico plano que no contenga ningún triángulo es de 3 colores (mejorando el teorema anterior).

Hay muchos más teoremas aquí.

Notas al pie

[1] Teorema de corte mínimo y flujo máximo – Wikipedia

[2] Seis grados de separación – Wikipedia

[3] Pregunta combinatoria: demostrar que 2 personas en una fiesta conocen la misma cantidad de personas

[4] Teorema de cuatro colores – Wikipedia

La teoría de grafos es un campo enorme e importante. La teoría de grafos puede usarse para modelar fórmulas químicas; el directorio de archivos de una computadora; servidores en Internet; árboles genealógicos; teoría de juego; Y muchas más áreas.

Solo daré uno de los algoritmos más importantes de la teoría de gráficos: el algoritmo de ruta más corta de Dijkstra.

Considere la siguiente gráfica ponderada. Nos gustaría encontrar la ruta más corta desde el nodo S (el nodo inicial) al nodo E (el nodo final).

Por supuesto, es fácil encontrar el camino más corto al mirarlo. Pero imagínelo, el gráfico tenía 10,000 nodos y 100,000 bordes.

La forma de fuerza bruta de hacer esto da como resultado un algoritmo de tiempo exponencial, no es bueno. En 1956, el informático holandés, Edsger Dijkstra, ideó un algoritmo cuya complejidad temporal en el peor de los casos es [matemática] O (V ^ 2) [/ matemática], donde V es el número de vértices.

Las versiones del algoritmo de Dijkstra se usan miles de veces al día. Por ejemplo, los servidores en Internet lo usan para determinar el camino más corto a seguir para llegar de sí mismo a cualquier otro servidor cercano. Esto permite que un servidor obtenga un paquete IP y se dirija al ‘mejor’ servidor con el que tiene un enlace.

Si desea los detalles, consulte el algoritmo de Dijkstra: Wikipedia.