Ipergrafo: differenze tra le versioni
Contenuto cancellato Contenuto aggiunto
m ordine sezioni |
Funzionalità collegamenti suggeriti: 1 collegamento inserito. |
||
| (17 versioni intermedie di 15 utenti non mostrate) | |||
Riga 1:
{{T|lingua=
{{w|matematica|aprile 2018}}▼
▲{{T|lingua=en|argomento=matematica|data=maggio 2018|commento = vi sono lacerti di frase non ancora tradotti}}
[[File:Hypergraph-wikipedia.svg|frame|destra|
Riga 11 ⟶ 10:
<math>\{v_4\}\}</math>.
]]
[[File:PAOH representation of the hypergraph.png|alt=Rappresentazione alternativa dell'ipergrafo riportato nella figura precedente, chiamata PAOH. Gli archi sono linee verticali che collegano i vertici. I vertici sono allineati a sinistra. La legenda a destra mostra i nomi degli archi.|miniatura|263x263px|Rappresentazione alternativa dell'ipergrafo riportato nella figura precedente, chiamata PAOH<ref name=":0">{{Cita pubblicazione|nome=P.|cognome=Valdivia|data=2019|titolo=Analyzing Dynamic Hypergraphs with Parallel Aggregated Ordered Hypergraph Visualization|rivista=IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics|pp=1-1|accesso=2019-10-28|doi=10.1109/TVCG.2019.2933196|url=https://ieeexplore.ieee.org/document/8789484/|nome2=P.|cognome2=Buono|nome3=C.|cognome3=Plaisant}}</ref>. Gli archi sono linee verticali che collegano i vertici. I vertici sono allineati a sinistra. La legenda a destra mostra i nomi degli archi.]]
In [[matematica]], un '''ipergrafo''' è un [[grafo]] in cui un arco può essere collegato a un qualunque numero di [[Vertice (teoria dei grafi)|
Mentre in un grafo gli archi sono formati da una coppia di nodi, gli iperarchi sono insieme di nodi di grandezza arbitraria, e pertanto possono contenere qualsivoglia numero intero positivo di nodi. Tuttavia, è spesso desiderabile il caso di ipergrafi dove tutti gli iperarchi hanno la stessa cardinalità; un ipergrafo ''k''
▲In [[matematica]], un '''ipergrafo''' è un [[grafo]] in cui un arco può essere collegato a un qualunque numero di [[Vertice (teoria dei grafi)| vertici]]. Formalmente, un ipergrafo <math>H</math> è una coppia <math>H = (X,E)</math> dove <math>X</math> è un insieme di elementi chiamati ''nodi'' oppure ''vertici'', e <math>E</math> è un insieme formato da sottoinsiemi non vuoti <math>X</math> chiamati '''[[iperarchi]]''' oppure '''archi'''. Pertanto, <math>E</math> è un sottoinsieme di <math>\mathcal{P}(X) \setminus\{\emptyset\}</math>, dove <math>\mathcal{P}(X)</math> è l' [[insieme potenza]] di <math>X</math>.
Un ipergrafo è anche chiamato
▲Mentre in un grafo gli archi sono formati da una coppia di nodi, gli iperarchi sono insieme di nodi di grandezza arbitraria, e pertanto possono contenere qualsivoglia numero intero positivo di nodi. Tuttavia, è spesso desiderabile il caso di ipergrafi dove tutti gli iperarchi hanno la stessa cardinalità; un '''ipergrafo k-uniforme''' è un ipergrafo in cui tutti gli iperarchi hanno grandezza ''k''. (In altre parole, un ipergrafo di questo genere è una collezione di insiemi, in cui ogni insieme è un iperarco connesso a ''k'' nodi.). Ne segue che un ipergrafo 2-uniforme è un grafo, un ipergrafo 3-uniforme è una collezione di triple non ordinata, e così via.
Esistono diverse definizioni
▲Un ipergrafo è anche chiamato '''insieme sistema''' o anche '''[[famiglia di insiemi]]''' presa da '''insieme universo''' ''X''. La differenza tra un insieme sistema e un ipergrafo è una domanda che spesso sorge spontanea. La teoria degli ipergrafi tende ad occuparsi di questioni simili a quelle della teoria dei grafi, quali [[Grafo #Connettività |connettività]] e [[graph coloring|colorability]], mentre la teoria degli insiemi tende ad occuparsi di domande di ambito non grafo-teorico, quali [[Sperner's theorem|Sperner theory]].
Gli ipergrafi possono essere visti come [[strutture incidenti]].
▲Esistono diverse definizioni; a volte gli archi non devono essere vuoti, e a volte archi multipli, con lo stesso insieme di noti, sono ammessi.
Gli ipergrafi hanno tanti altri nomi.
▲Gli ipergrafi possono essere visti come [[strutture incidenti]]. In particulare, esiste un "grafo incidente" biparito or "[[Levi graph]]" corrispondente a ogni ipergrafo, al contrario, la maggior parte, ma non tutti, dei [[grafi bipartiti]] possono essere considerati come grafi di incidenza, o ipergrafi.
▲Gli ipergrafi hanno tanti altri nomi. In [[geometria computazionale]], un ipergrafo può a volte essere definito come '''range space''', e gli iperarchi vengono chiamati ''ranges''.<ref>{{citation
▲ | last2 = Welzl | first2 = Emo | author2-link = Emo Welzl
| doi = 10.1007/BF02187876
|
|
| mr = 884223
|pp= 127-151
|
|url= https://archive.org/details/sim_discrete-computational-geometry_1987_2_2/page/127 |volume= 2
|
Nella teoria dei [[giochi cooperativi]], gli ipergrafi vengono anche chiamati
Tra i casi particolari di vi sono
La collezione
==Terminologia==
Riga 51 ⟶ 49:
dove <math>I_v</math> e <math>I_e</math> sono gli [[insiemi indici]] dei vertici e degli archi, rispettivamente.
Un
:<math>H_A=\left(A, \lbrace e_i \cap A |e_i \cap A \neq \varnothing \rbrace \right).</math>
Un'estensione di un sottoipergrafo è un ipergrafo dove ogni iperarco di <math>H</math> che è parzialmente contenuto nel sottoipergrafo <math>H_A</math> è completamente contenuto dall'estensione <math>Ex(H_A)</math>. Formalmente, <math>Ex(H_A) = (A \cup A', E' )</math> con <math>A' = \cup_{e \in E} e \setminus A</math> e <math>E' = \lbrace e \in E | e \subseteq (A \cup A') \rbrace</math>.▼
▲Formalmente, <math>Ex(H_A) = (A \cup A', E' )</math> con <math>A' = \cup_{e \in E} e \setminus A</math> e <math>E' = \lbrace e \in E | e \subseteq (A \cup A') \rbrace</math>.
L
:<math>\left(X, \lbrace e_i | i\in J \rbrace \right).</math>
Dato un sottoinsieme <math>A\subseteq X</math>, la
:<math>H \times A = \left(A, \lbrace e_i | i\in I_e, e_i \subseteq A \rbrace \right).</math>
Il
:<math>X_m = \lbrace e_i | x_m \in e_i \rbrace.
Quando una nozione di uguaglianza è propriamente
:<math>\left(H^*\right)^* = H.</math>
Un [[grafo connesso]] ''G'' con lo stesso insieme vertice di un ipergrafo connesso ''H'' è un
A ipergrafo
La
==Modello di un grafo bipartito==
Un ipergrafo ''H'' può essere rappresentato da un [[grafo bipartito]] ''BG'' come segue: gli insiemi ''X'' e ''E'' sono le partizioni di ''BG'', e (''x<sub>1</sub>'',
==Aciclicità==
Riga 91 ⟶ 85:
Una prima definizione di aciclicità per ipergrafi viene data da [[Claude Berge]]:<ref>[[Claude Berge]], ''Graphs and Hypergraphs''</ref> un ipergrafo è Berge-aciclico se il suo [[grafo di incidenza]] (il [[grafo bipartito]] sopra definito) è aciclico. Tale definizione è molto restrittiva: per esempio, se un ipergrafo ha una coppia <math>v \neq v'</math> di vertici e alcune coppie <math>f \neq f'</math> di iperarchi tali che <math>v, v' \in f</math> and <math>v, v' \in f'</math>, allora esso è Berge-ciclico. La Berge-cyclicità può ovviamente essere indagata in [[tempo lineare]] esplorando un grafo di incidenza.
Possiamo utilizzare una definizione più debole di aciclicità di ipergrafo,<ref>C. Beeri, [[Ronald Fagin|R. Fagin]], D. Maier, [[Mihalis Yannakakis|M. Yannakakis]], ''On the Desirability of Acyclic Database Schemes''</ref> in seguito chiamata α-aciclicità. Tale nozione di aciclicità è equivalente a quella di un ipergrafo conforme (ogni cricca del grafo originario è coperta da alcuni iperarchi) e avente grafo originario [[chordal graph|cordale]]; esso è anche equivalente alla riducibilità di un grafo vuoto tramite [[GYO algorithm]]<ref>C. T. Yu and M. Z. Özsoyoğlu. ''An algorithm for tree-query membership of a distributed query''. In Proc. IEEE COMPSAC, pages 306-312, 1979</ref><ref name="graham1979universal">M. H. Graham. ''On the universal relation''. Technical Report, University of Toronto, Toronto, Ontario, Canada, 1979</ref> (anche noto come algoritmo di Graham), un processo iterativo [[confluence (abstract rewriting)|confluente]] che rimuove gli iperarchi utilizzando una definizione generica di [[ear (graph theory)|ears]]. Entrando nel dominio della [[teoria delle basi di dati]], è noto che
Si può
Bisogna però far
Queste quattro nozioni di aciclicità possono essere confrontate: la Berge-aciclicità implica la γ-aciclicità che a sua volta implica la β-aciclicità che implica l'α-aciclicità. Tuttavia nessuna delle precedenti implicazioni può essere invertita, e pertanto sono considerate
==
Un
Un ipergrafo <math>H=(X,E)</math> è
:<math>\phi
e una [[permutazione]] <math>\pi</math> di <math>I</math> tale che
:<math>\phi(e_i) = f_{\pi(i)}.</math>
La biezione <math>\phi</math> è in seguito chiamato [[isomorfismo]] dei grafi. Notare che
:<math>H \simeq G</math> se e solo se <math>H^* \simeq G^*</math>.
Quando gli archi di un ipergrafo sono esplicitamente marcati, si presenta la nozione di ''
Quando i vertici di un ipergrafo sono esplicitamente marcati, si presenta la nozione di ''equivalenza'', e anche di ''uguaglianza''. Si dice che <math>H</math> è
:<math>\phi(x_n) = y_n</math>
Riga 122 ⟶ 116:
e
:<math>\phi(e_i) = f_{\pi(i)}.</math>
Si noti che
:<math>H\equiv G</math> se e solo se <math>H^* \cong G^*.</math>
Se, in aggiunta, la permutazione <math>\pi</math> è l'identità, si dice che <math>H</math> eguagli <math>G</math>, e si scrive <math>H=G</math>.
:<math>\left(H^*\right)
Un [[automorfismo]] su un ipergrafo è un isomorfismo da un insieme di vertici a un altro, che è una rimarcatura di vertici. L'insieme di automorfismi di un ipergrafo ''H''
===Esempi===
Riga 164 ⟶ 158:
In questo esempio, <math>H</math> e <math>G</math> sono equivalenti, <math>H\equiv G</math>, e i duali sono fortemente isomorfi <math>H^*\cong G^*</math>.
==Ipergrafi
Il rango <math>r(H)</math> di un
Il grado ''d(v)'' di un vertice ''v'' è il numero di archi in cui è contenuto. Un ipergrafo ''H'' è
Il duale di un ipergrafo uniforme è regolare, e viceversa.
Due vertici ''x'' e ''y'' di ''H'' sono chiamati
Un ipergrafo è detto
Data la dualità di un ipergrafo, lo studio della arco-transitività è collegato allo studio della vertice-transitività.
== Rappresentazione grafica di ipergrafi ==
Sebbene gli ipergrafi siano più difficili da rappresentare graficamente rispetto ai grafi, diversi ricercatori hanno studiato modi per visualizzare ipergrafi.
Una possibile rappresentazione visuale di ipergrafi, simile a quella standard in cui delle curve sul piano sono utilizzato per rappresentare gli archi, i vertici degli ipergrafi sono rappresentati come punti, dischi, rettangoli, e gli iperarchi sono alberi che hanno i vertici come foglie. Se i vertici sono rappresentati come punti, gli iperarchi possono essere curve che connettono insieme di punti, o curve chiuse che racchiudono insiemi di punti.
Un altro stile di visualizzazione degli ipergrafi, la suddivisione modella la rappresentazione dell'ipergrafo, il piano è suddiviso in regioni, ognuna delle quali rappresenta un singolo vertice dell'ipergrafo. Gli iperarchi dell'ipergrafo sono rappresentati da sottoinsiemi contigui di tali regioni, che possono essere rappresentati dal colore, da contorni intorno ad esse o da entrambi. Un [[diagramma di Venn]], ad esempio, può suddividere un ipergrafo in iperarchi (le curve chiuse definiscono il diagramma) e 2<sup>n</sup> - 1 vertici (rappresentati dalle regioni in cui queste curve suddividono il piano). Diversamente dal tempo polinomiale per riconoscere grafi planari, il suo tempo NP-completo per determinare in che modo un ipergrafo ha possa avere una suddivisione planare. L'esistenza di una rappresentazione di questo tipo può essere testato efficacemente quando il modello di adiacenza delle regioni è vincolato in un percorso, un ciclo o un albero.
Una rappresentazione alternativa dell'ipergrafo chiamata PAOH<ref name=":0" />, mostrata nella seconda figura di questo articolo. Gli archi sono linee verticali che collegano i vertici. I vertici sono allineati a sinistra. La legenda sulla destra mostra i nomi degli archi. Sebbene tale tecnica sia stato pensata per visualizzare gli ipergrafi dinamici, può essere utilizzata anche per gli ipergrafi semplici.
==Note==
Riga 182 ⟶ 185:
==Bibliografia==
* Claude Berge, "Hypergraphs: Combinatorics of finite sets". North-Holland, 1989.
* Claude Berge, Dijen Ray-Chaudhuri, "Hypergraph Seminar, Ohio State University 1972", ''Lecture Notes in Mathematics''
* Alain Bretto, "Hypergraph Theory: an Introduction", Springer, 2013.
* Vitaly I. Voloshin. "Coloring Mixed Hypergraphs: Theory, Algorithms and Applications". Fields Institute Monographs, American Mathematical Society, 2002.
* Vitaly I. Voloshin. "Introduction to Graph and Hypergraph Theory". Nova Science Publishers, Inc., 2009.
* {{PlanetMath|3508|Hypergraph}}▼
==Voci correlate==
* [[Grafo]]
* [[Greedoide]]
* [[Matroide]]
== Altri progetti ==
{{Interprogetto}}
== Collegamenti esterni ==
* {{Collegamenti esterni}}
▲* {{PlanetMath|3508|Hypergraph}}
{{controllo di autorità}}
[[Categoria:Teoria dei grafi]]
[[de:Graph (Graphentheorie)#Hypergraph]]
| |||