Caminhos e territórios em grafos

Um caminho (= path) em um grafo é uma sequência (v[0], a[1], v[1], a[2], v[2], … , a[k], v[k]) em que, para cada i, a[i] é um arco que

sai do vértice v[i−1] e entra no vértice v[i].

Um caminho é um animal dirigido: todos os seus arcos apontam do vértice anterior para o seguinte. Dizemos que v[0] é a origem desse caminho e que v[k] é o término. Dizemos também esse caminho vai de v[0] a v[k].

Às vezes é conveniente deixar os arcos do caminho sub­entendidos e dizer que o caminho é a sequência (v[0], v[1], v[2], … , v[k]) de vértices.

Nossa definição de caminho admite coisas que podem parecer estranhas à primeira vista. Assim, por exemplo, um caminho pode passar duas ou mais vezes por um mesmo vértice ou por um mesmo arco. Diremos que um caminho é simples (= simple path) se não tem vértices repetidos (e portanto também não tem arcos repetidos).

Exemplo: No grafo do exemplo 1 do capítulo O que é um grafo?, a sequência (6, d, 0, a, 0, b, 2) é um caminho. Já a sequência (2, e, 6, d, 0) não é um caminho.

Exercícios 1

  1. Faça uma lista de todos os caminhos no grafo do exemplo 1 do capítulo O que é um grafo?.
  2. No exemplo 1 do capítulo O que é um grafo?, o caminho (6, d, 0, b, 2) é simples? O caminho (6, e, 2, c, 6, f, 4) é simples?
  3. Suponha que r e s são dois vértices em um mesmo componente de um grafo. É verdade que existe um caminho de rs? É verdade que existe um caminho de sr?
  4. Que aparência tem um caminho na matriz de adjacências do grafo? Mais precisamente, suponha que (v[0], v[1], v[2], … , v[k]) é um caminho simples. Como a matriz de adjacências deve ser impressa para que seja fácil perceber o caminho.

Território de um vértice

Diremos que um vértice v pode ser alcançado a partir de um vértice r se existe um caminho de rv. (O caminho não precisa ser simples; mas se existe algum caminho de r a v então também existe um caminho simples de rv.)

O território de um vértice r é o conjunto de todos os vértices que podem ser alcançados a partir de r. (Note que não faz sentido falar de território sem mencionar um vértice: só faz sentido falar de território de um vértice.) Vamos denotar o território de r por T(r).

Exercícios 2

  1. Suponha que r é um vértice qualquer. É verdade que T(r) é um componente? E se o grafo for simétrico?
  2. Suponha que r é um vértice qualquer. Mostre que o grau de saída de T(r) é zero, ou seja, que gs(T(r)) ≡ 0.
  3. Suponha que R é um conjunto de vértices tal que gs(R) ≡ 0. Para r em R, é verdade que RT(r)?
  4. Suponha que r e s são dois vértices quaisquer. Se s está em T(r), qual a relação entre T(r) e T(s)? Se s está fora de T(r), é verdade que T(s) é disjunto de T(r)? Se s está fora de T(r) e r está fora de T(s), é verdade que T(s) é disjunto de T(r)?
  5. Qual a relação entre os conceitos de componente e território?