Graphes



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Graphes

  La notion de graphe est une structure combinatoire permettant de représenter de nombreuses situations rencontrées dans des applications faisant intervenir des mathématiques discrètes et nécessitant une solution informatique. Circuits électriques, réseaux de transport (ferrés, routiers, aériens), réseaux d'ordinateurs, ordonnancement d'un ensemble de tâches sont les principaux domaines d'application où la structure de graphe intervient. D'un point de vue formel, il s'agit d'un ensemble de points (sommets) et d'un ensemble d'arcs reliants des couples de sommets. Une des premières questions que l'on se pose est de déterminer, étant donné un graphe et deux de ses sommets, s'il existe un chemin (suite d'arcs) qui les relie; cette question très simple d'un point de vue mathématique pose des problèmes d'efficacité dès que l'on souhaite la traiter à l'aide de l'ordinateur pour des graphes comportant un très grand nombre de sommets et d'arcs. Pour se convaincre de la difficulté du problème il suffit de considérer le jeu d'échecs et représenter chaque configuration de pièces sur l'échiquier comme un sommet d'un graphe, les arcs joignent chaque configuration à celles obtenues par un mouvement d'une seule pièce; la résolution d'un problème d'échecs revient ainsi à trouver un ensemble de chemins menant d'un sommet à des configurations de ``mat''. La difficulté du jeu d'échecs provient donc de la quantité importante de sommets du graphe que l'on doit parcourir. Des graphes plus simples comme celui des stations du Métro Parisien donnent lieu à des problèmes de parcours beaucoup plus facilement solubles.     Il est courant, lorsque l'on étudie les graphes, de distinguer entre les graphes orientés dans lesquels les arcs doivent être parcourus dans un sens déterminé (de vers mais pas de vers ) et les graphes symétriques (ou non orientés) dans lesquels les arcs (appelés alors arêtes) peuvent être parcourus dans les deux sens. Nous nous limitons dans ce chapitre aux graphes orientés, car les algorithmes de parcours pour les graphes orientés s'appliquent en particulier aux graphes symétriques : il suffit de construire à partir d'un graphe symétrique le graphe orienté comportant pour chaque arête de deux arcs opposés, l'un de vers et l'autre de vers .





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