Nachbarschaftsmatrix und Nachbarschaftsliste

Graphen ohne Bild darstellen

Ein Computer kann mit einer Zeichnung wenig anfangen. Er braucht eine Darstellung durch Wörter über dem binären Alphabet {0, 1}. Das gelingt mit einer Nachbarschaftsmatrix oder einer Nachbarschaftsliste.

Merke: Nachbarschaftsmatrix

Eine Tabelle mit binären Einträgen nennt man Nachbarschaftsmatrix (Adjazenzmatrix) eines Graphen. Zwei Knoten heißen Nachbarn, wenn sie direkt durch eine Kante verbunden sind. Eine 1 bedeutet: Die Knoten sind Nachbarn, eine 0: Sie sind es nicht.

Zeige auf eine 1 in der Matrix, auf eine Kante oder einen Knoten.

BACED

G = (V, E)

V = {B, A, C, E, D}

E = {{A,B}, {B,C}, {A,C}, {A,D}, {A,E}, {E,D}, {C,D}}

BACED
B01100
A10111
C11001
E01001
D01110
Nachbarschaftsmatrix

Aufgabe 1: Die Kirmes als Graph. Trage die Nachbarschaftsmatrix ein: eine 1, wenn die beiden Knoten durch eine Kante verbunden sind, sonst eine 0. Ein Klick schaltet um.

SRHZKWA
RSHKZWA
R
S
H
K
Z
W
A
Lückentext
Aufgabe 2: Lies die Matrix aus Aufgabe 1 zeilenweise von links nach rechts und schreibe sie als ein Binärwort:
Lückentext
Aufgabe 3: „Die Länge des Wortes ist immer eine Quadratzahl.“ Das Wort aus Aufgabe 2 hat Stellen. Bei einem Graphen mit n Knoten hat es Stellen.

Aufgabe 4: Vom Wort zum Graphen

Gegeben ist das Binärwort einer Nachbarschaftsmatrix:

010000001000000010010000000101000000

Nachbarschaftsmatrix
Aufgabe 4.1: Erstelle die zugehörige Nachbarschaftsmatrix. Die Namen der Knoten darfst du frei wählen.
A
B
C
D
E
F
Multiple Choice

Aufgabe 4.2: Handelt es sich um einen ungerichteten oder einen gerichteten Graphen?

Graph zeichnen

Aufgabe 4.3: Zeichne den zugehörigen Graphen. Die Knoten sind schon gesetzt.

Nachbarschaftsliste

Merke: Nachbarschaftsliste

Bei der Nachbarschaftsliste (Adjazenzliste) wird für jeden Knoten eine Liste aller seiner Nachbarn (ungerichteter Graph) bzw. Nachfolger (gerichteter Graph) angegeben. Zeige auf eine Zeile:

a: b, d, d, e
b: a, c
c: b, d
d: a, a, c
e: a

Zwischen a und d gibt es zwei Kanten – darum steht d zweimal bei a und a zweimal bei d.

bcaed
Nachbarschaftsliste
Aufgabe 5: Erstelle zu diesem gerichteten Graphen die Nachbarschaftsliste – je Knoten seine Nachfolger, durch Kommas getrennt. Hat ein Knoten keine Nachfolger, bleibt die Zeile leer.
ABCEDF

✏️ Übungen zu diesem Kapitel

7 freiwillige Aufgaben zum Üben und Weiterdenken.

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