|
Gegeben seien 6 Knoten mit den zugehörigen
Entfernungen (interessierende Ausprägung):
Tabelle
4.1. Ausgangsmatrix des Beispiels 4.1
|
nach
1 |
nach
2 |
nach
3 |
nach
4 |
nach
5 |
nach
6 |
von
1 |
- |
12 |
25 |
30 |
28 |
22 |
von
2 |
|
- |
16 |
20 |
22 |
10 |
von
3 |
|
|
- |
23 |
26 |
21 |
von
4 |
|
|
|
- |
31 |
18 |
von
5 |
|
|
|
|
- |
14 |
von
6 |
|
|
|
|
|
- |
Die Zahl der möglichen Graphen beträgt 6! =
720, wenn ein Graph von jedem Knoten beginnen kann. Beginnen alle
Graphen nur vom Knoten Nr.1, so reduziert sich die Anzahl auf 5! =
120. Bei Symmetrie beträgt die Anzahl nur 60.
Jeder mögliche symmetrische Gesamtgraph, auch
wenn er nicht vom Knoten Nr. 1 beginnt, lässt sich bei Anwendung
der in 3.2.1 genannten Regeln in zwei der folgenden Teilgraphen
zerlegen:
Tabelle
4.2. Liste aller Teilgraphen
mit 3 Kanten und 6 Knoten
Nr. |
1. Kante |
2. Kante |
3. Kante |
Summe der Kantenlängen |
Bemerkung |
1. |
1 - 2 |
3 - 4 |
5 - 6 |
12 + 23 + 14 = 49 |
TG (min) |
2. |
1 - 2 |
3 - 5 |
4 - 6 |
12 + 26 + 18 = 56 |
|
3. |
1 - 2 |
3 - 6 |
4 - 5 |
12 + 21 + 31 = 64 |
|
4. |
1 - 3 |
2 - 4 |
5 - 6 |
25 + 20 + 14 = 59 |
|
5. |
1 - 3 |
2 - 5 |
4 - 6 |
25 + 22 + 18 = 65 |
Komp.-TG |
6. |
1 - 3 |
2 - 6 |
4 - 5 |
25 + 10 + 31 = 66 |
Komp.-TG |
7. |
1 - 4 |
2 - 3 |
5 - 6 |
30 + 16 + 14 = 60 |
|
8. |
1 - 4 |
2 - 5 |
3 - 6 |
30 + 22 + 21 = 73 |
Komp.-TG |
9. |
1 - 4 |
2 - 6 |
3 - 5 |
30 + 10 + 26 = 66 |
Komp.-TG |
10. |
1 - 5 |
2 - 3 |
4 - 6 |
28 + 16 + 18 = 62 |
Komp-TG (min) |
11. |
1 - 5 |
2 - 4 |
3 - 6 |
28 + 20 + 21 = 69 |
Komp.-TG |
12. |
1 - 5 |
2 - 6 |
3 - 4 |
28 + 10 + 23 = 61 |
|
13. |
1 - 6 |
2 - 3 |
4 - 5 |
22 + 16 + 31 = 69 |
Komp.-TG |
14. |
1 - 6 |
2 - 4 |
3 - 6 |
22 + 20 + 26 = 68 |
Komp.-TG |
15. |
1 - 6 |
2 - 5 |
3 - 4 |
22 + 22 + 23 = 67 |
|
Zu jedem der 15 Teilgraphen gibt es aus den übrigen
14 Teilgraphen insgesamt 8 Komplement-Teilgraphen, die zusammen
einen Gesamtgraphen bilden. Die restlichen 6 Teilgraphen scheiden
aus, weil sie je eine Kante des ursprünglichen Teilgraphen
enthalten. Weil jeder Teilgraph wiederum Komplement-Teilgraph zu
allen seinen eigenen Komplement-Teilgraphen ist, ergeben sich aus 15
x 8 Teilgraphen 120 Gesamtgraphen, wobei wegen der Symmetrie je zwei
Gesamtgraphen doppelt sind.
Im Beispiel ist bei dem 1. Teilgraphen die
Summe der Kantenlängen minimal. Komplement-Teilgraphen sind die Nr.
5, Nr.6, Nr.8, Nr.9, Nr.10, Nr.11, Nr.13 und Nr.14. Beim
Komplement-Teilgraphen Nr.10 ist die Summe der Kantenlängen
minimal, so dass der Teilgraph Nr.1 und der Teilgraph Nr.10 mit der
Gesamtsumme aller Kantenlängen
49 + 62 = 111 und den Kanten 1-2, 3-4, 5-6 sowie den Kanten
1-5, 2-3 und 4-6 den kleinste Gesamtgraph bilden:
f(
1-2) + f(2-3) + f(3-4) + f(4-6) + f(6-5) + f(5-1)
= 111.
Für die Prüfung, ob ein weiterer
Iterationsschritt (siehe 3.2.3) erforderlich wird, muss nur geprüft
werden, ob es einen Teilgraphen mit einer Kantenlänge von weniger
als die Hälfte von 111 = 55 gibt. Dies ist nicht der Fall. Somit
ist bereits im ersten Iterationsschritt der optimal kleinste
Gesamtgraph gefunden.
1. Bemerkung:
Weil für die
Aufsummierung der Kantenlängen die Reihenfolge der Kanten
unerheblich ist und außerdem bei Symmetrie die Kantenlängen von je
zwei Kanten identisch sind, muss für die folgenden Teilgraphen (mit
fester Kante 1-2)
Tabelle
4.3. Variationen der zweiten und dritten Kante eines Teilgraphs
Nr. |
1. Kante |
2. Kante |
3. Kante |
Summe der Kantenlängen |
1. |
1 - 2 |
3 - 4 |
5 - 6 |
12 + 23 + 14 = 49 |
2. |
1 - 2 |
3 - 4 |
6 - 5 |
12 + 23 + 14 = 49 |
3. |
1 - 2 |
4 - 3 |
5 - 6 |
12 + 23 + 14 = 49 |
4. |
1 - 2 |
4 - 3 |
6 - 5 |
12 + 23 + 14 = 49 |
5. |
1 - 2 |
5 - 6 |
3 - 4 |
12 + 14 + 23 = 49 |
6. |
1 - 2 |
5 - 6 |
4 - 3 |
12 + 14 + 23 = 49 |
7. |
1 - 2 |
6 - 5 |
3 - 4 |
12 + 14 + 23 = 49 |
8. |
1 - 2 |
6 - 5 |
4 - 3 |
12 + 14 + 23 = 49 |
nur der erste Teilgraph:
1. |
1 - 2 |
3 - 4 |
5 - 6 |
12 + 23 + 14 = 49 |
berechnet werden. Hier ist der Anfangsknoten
der 1.Kante im Teilgraph die Nr.1. Ist der Anfangsknoten der 1.Kante
beliebig, so lassen sich nicht nur die 8 Teilgraphen sondern
insgesamt 48 Teilgraphen zu einem einzigen Teilgraphen zurückführen.
2. Bemerkung:
Jede Kante eines Teilgraphen ist unabhängig
von einer anderen Kante des Teilgraphen. Erst die Zusammenführung
vom Teilgraphen mit einem seiner Komplement-Teilgraphen zu einem
Gesamtgraphen bestimmt die Reihenfolge und die Richtung jeder Kante:
Tabelle
4.4. Zusammenführung des Teilgraphen Nr. 1 mit seinen
Komplement-Teilgraphen zum Gesamtgraphen
Teilgraphen |
Kanten des Gesamtgraphen |
S Kantenlängen |
Nr.1 und Nr.5 |
1-2,
2-5, 5-6, 6-4, 4-3, 3-1 = 1 - 2 - 5 - 6 - 4 - 3 - 1 |
49 + 65 = 117 |
Nr.1 und Nr.6 |
1-2,
2-6, 6-5, 5-4, 4-3, 3-1 = 1 - 2 - 6 - 5 - 4 - 3 - 1 |
49 + 66 = 115 |
Nr.1 und Nr.8 |
1-2,
2-5, 5-6, 6-3, 3-4, 4-1 = 1 - 2 - 5 - 6 - 3 - 4 - 1 |
49 + 73 = 122 |
Nr.1 und Nr.9 |
1-2,
2-6, 6-5, 5-3, 3-4, 4-1 = 1 - 2 - 6 - 5 - 3 - 4 - 1 |
49 + 66 = 115 |
Nr.1 und Nr.10 |
1-2,
2-3, 3-4, 4-6, 6-5, 5-1 = 1 - 2 - 3 - 4 - 6 - 5 - 1 |
49 + 62 = 111 |
Nr.1 und Nr.11 |
1-2,
2-4, 4-3, 3-6, 6-5, 5-1 = 1 - 2 - 4 - 3 - 6 - 5 - 1 |
49 + 69 = 118 |
Nr.1 und Nr.13 |
1-2,
2-3, 3-4, 4-5, 5-6, 6-1 = 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 1 |
49 + 69 = 118 |
Nr.1 und Nr.14 |
1-2,
2-4, 4-3, 3-5, 5-6, 6-1 = 1 - 2 - 4 - 3 - 5 - 6 - 1 |
49 + 68 = 117 |
Durch Umkehrung der Richtung und der
Reihenfolge der Kanten ergibt sich der zugehörige symmetrische
Gesamtgraph.
Aus
Vereinfachungsgründen wird für eine Kante als Schreibweise
statt u(ij) nur i-j angegeben.
Beispiel: Kante mit
dem Anfangsknoten Nr. 3 und dem Endknoten Nr. 7 = Kante u(3,7)
º 3-7.
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