Grafuri neorientate și orientate

Grafuri neorientate (doar matematică-informatică)

Doar la matematică-informatică. Noduri, muchii, grade, lanțuri, cicluri, componente conexe, graf complet, eulerian și hamiltonian, matrice și liste de adiacență. Formulele scurte care rezolvă grilele, pe itemi oficiali.

  • 30 min
  • La BAC: I (4p) · Subiectul al II-lea, 2 (6p)
  • De revizuit
Ilustrație: Grafuri neorientate (doar matematică-informatică)
Ilustrație generată pentru ZECE (artistică, nu o planșă științifică: pentru detalii exacte vezi schemele din lecție).

ții minte doar fișa asta și ești acoperit

Fișa de aur

  1. 01

    Doar la matematică-informatică. La științele naturii, grafurile nu sunt în programă.

  2. 02

    Două grafuri sau arbori în fiecare lucrare: în toate cele 23 de lucrări MI din 2023-2027 sunt exact 2 itemi din acest domeniu.

  3. 03

    Suma gradelor = 2m. De aici: numărul de noduri cu grad impar e par.

  4. 04

    Matricea de adiacență: 2m valori de 1, n pe n minus 2m valori de 0, simetrică, cu zero pe diagonală.

  5. 05

    Graf complet: n(n-1)/2 muchii.

  6. 06

    Fără cicluri, cu c componente conexe: m = n - c.

  7. 07

    Eulerian: conex și toate gradele pare. Hamiltonian: ciclu elementar prin toate nodurile.

    Truc: Euler: muchii. Hamilton: noduri.

  8. 08

    Graf parțial: aceleași noduri, mai puține muchii. Subgraf: mai puține noduri.

1 din 8

Pe scurt

2 minesențialul, de recitit oricând

Culorile din lecție:termencifră, datăidee-cheie

  • Doar la matematică-informatică. Capitolul 11 din programă nu apare la științele naturii.
  • Graful e un desen cu puncte și legături, iar la examen îl folosești ca atare: cu desen pe ciornă și câteva formule.
  • În toate cele 23 de lucrări MI din 2023-2027 din platformă sunt exact 2 itemi de grafuri sau arbori. Din cei 46, 14 sunt pe grafuri neorientate, 15 pe grafuri orientate, 17 pe arbori.
  • Nu am găsit în aceste lucrări niciun item care să ceară un program pe graf. Se cere să raționezi și să scrii un răspuns scurt.

Ideea, apoi numele oficial

5 min

Desenează cinci orașe și câteva drumuri între ele. Pe un drum poți merge în ambele sensuri. Atât e un graf neorientat.

Un graf neorientat cu 5 noduri și 4 muchii

12345
Gradele: 2, 2, 3, 1, 0. Suma lor este 8, dublul numărului de muchii. Sunt două componente conexe.
oraș
Termen oficial
nod (sau vârf)
În graful de mai sus
1, 2, 3, 4, 5
drum direct
Termen oficial
muchie
În graful de mai sus
[1,2], [1,3], [2,3], [3,4]
orașe vecine
Termen oficial
noduri adiacente
În graful de mai sus
3 și 4
câte drumuri pleacă dintr-un oraș
Termen oficial
grad
În graful de mai sus
gradul lui 3 este 3
oraș fără drumuri
Termen oficial
nod izolat
În graful de mai sus
5
traseu
Termen oficial
lanț
În graful de mai sus
1, 3, 4, de lungime 2
traseu care nu trece de două ori prin același loc
Termen oficial
lanț elementar
În graful de mai sus
2, 1, 3, 4
traseu care se întoarce de unde a plecat
Termen oficial
ciclu
În graful de mai sus
1, 2, 3, 1
bucată în care ajungi peste tot
Termen oficial
componentă conexă
În graful de mai sus
1, 2, 3, 4 și, separat, 5
1 / 9

Antetul lucrărilor recente precizează că în grafuri orice muchie are extremități distincte și că două muchii diferă prin cel puțin o extremitate. Deci nu există bucle și nici muchii duble.

Reprezentarea

2 min

Matricea de adiacență are a[i][j]=1 dacă există muchia [i,j], altfel 0. La graful neorientat e simetrică și are zero pe diagonala principală.

Matricea grafului de mai sus

01100101001101000100000001234512345
Linia 3 are trei de 1, deci gradul nodului 3 este 3. Suma pe linie este gradul.

Listele de adiacență dau, pentru fiecare nod, vecinii lui:

1: 2, 3
2: 1, 3
3: 1, 2, 4
4: 3
5: (lista vidă)

Citirea muchiilor, gradele și listele, în C++:

int a[101][101],gr[101],n,m,x,y,i,j;
cin>>n>>m;
for(i=1;i<=m;i++)
{ cin>>x>>y;
  a[x][y]=1;
  a[y][x]=1;
  gr[x]++;
  gr[y]++;
}
int L[101][101],nr[101];
for(i=1;i<=m;i++)
{ cin>>x>>y;
  nr[x]++;
  L[x][nr[x]]=y;
  nr[y]++;
  L[y][nr[y]]=x;
}

Numerotăm de la 1, pentru că și enunțurile numerotează nodurile de la 1. În Pascal: a:array[1..100,1..100] of integer, cu a[x,y]:=1.

Proprietățile care rezolvă grilele

2 min

ProprietateFormulă

suma gradelor
2m
valori de 1 în matrice
2m
valori de 0 în matrice
n·n - 2m
graf complet
n(n-1)/2 muchii
graf conex fără cicluri
n-1 muchii
graf fără cicluri, cu c componente conexe
n-c muchii
eulerian, fără noduri izolate
conex, toate gradele pare
hamiltonian
ciclu elementar de lungime n

Suma gradelor fiind pară, numărul nodurilor cu grad impar este și el par.

Oficial: II.2, cu 6 puncte

6 min o întrebare la final

August 2026, varianta 1. Un graf neorientat are 8 noduri și 10 muchii. Se cere numărul de valori nenule și de valori nule din matricea de adiacență.

Matricea are 8·8 = 64 de valori. Fiecare muchie dă doi de 1. Deci 20 de valori nenule și 44 de valori nule. Barem: câte 3 p.

Iunie 2025, varianta 1. Graful are listele:

1: 2, 3, 4, 6
2: 1, 3, 5
3: 1, 2, 5
4: 1, 5, 6
5: 2, 3, 4, 6
6: 1, 4, 5

Se cere mulțimea nodurilor și a muchiilor unui subgraf fără noduri izolate, care să fie eulerian. Cel mai simplu e un triunghi: nodurile 1, 2, 3 și muchiile [1,2], [2,3], [1,3]. Toate gradele sunt 2, iar graful e conex.

Sesiunea specială 2024, varianta 4. Muchiile sunt [1,2], [2,3], [2,4], [2,5], [4,5], [4,6], [5,6]. Se cer listele de adiacență ale unui graf parțial conex și fără cicluri.

Graf parțial: aceleași 6 noduri, mai puține muchii. Conex fără cicluri: 5 muchii. Păstrez [1,2], [2,3], [2,4], [2,5], [4,6].

1: 2
2: 1, 3, 4, 5
3: 2
4: 2, 6
5: 2
6: 4

Barem: câte 2 p pentru liste de adiacență ale unui graf parțial, graf conex, graf fără cicluri.

Simulare 2026. Un graf fără cicluri are 26 de muchii și două componente conexe. Se cere, pentru fiecare componentă, un exemplu de număr de noduri și de muchii.

Fiecare componentă are m=n-1. Deci totalul de noduri este 26+2 = 28. De exemplu: prima componentă cu 10 noduri și 9 muchii, a doua cu 18 noduri și 17 muchii.

Barem: câte 2 p pentru numărul de noduri al primei componente, numărul de muchii al ei, datele celei de-a doua. Se punctează orice soluție cu n1 din [1,27], m1=n1-1, n2=28-n1, m2=n2-1.

Câte zerouri are matricea unui graf cu 8 noduri și 10 muchii?

Oficial: grile de 4 puncte

10 min 2 întrebări la final

Model 2025, I.5
Se dă
graf complet cu 300 de muchii
Raționament
n(n-1)/2 = 300, adică n(n-1) = 600 = 25·24
Răspuns
25 (a)
Simulare 2025, I.5
Se dă
25 de noduri, 5 componente conexe, fără cicluri
Raționament
m = n-c = 25-5
Răspuns
20 (a)
Iulie 2024, var. 3, I.5
Se dă
10 muchii, două noduri cu grad 0, șase cu grad impar, restul pare nenule; n maxim
Raționament
suma gradelor e 20; șase noduri impare iau cel puțin 6; restul de 14 dă cel mult 7 noduri cu grad 2; 2+6+7
Răspuns
15 (b)
Specială 2025, var. 6, I.5
Se dă
7 noduri, 21 de muchii, se elimină ca să rămână 2 componente cu cel puțin 2 noduri
Raționament
21 înseamnă graf complet; grupe de 2 și 5 noduri; muchiile dintre ele: 2·5
Răspuns
10 (c)
Model 2023, I.5
Se dă
ciclu eulerian de lungime 11, ciclu hamiltonian de lungime 7; muchii eliminate până la arbore
Raționament
11 muchii, 7 noduri; arborele are 6 muchii; 11-6
Răspuns
5 (d)
Model 2024, I.5
Se dă
o piață legată de celelalte patru; muchii de adăugat pentru eulerian
Raționament
centrul are grad 4, frunzele 1; câte o muchie între două frunze
Răspuns
2 (b)
1 / 6

August 2023, varianta 7, I.5. Gradele sunt 2, x, 3, 3, y, pentru 5 noduri. Se cer valori posibile pentru x și y.

  • Gradul maxim este n-1 = 4, deci 5 nu se poate (varianta b).
  • Dacă un nod are grad 0 și altul grad 4, cel cu grad 4 ar trebui să fie vecin cu toate, deci și cu cel izolat: imposibil (varianta a).
  • La 2 și 3, suma este 13, impară: imposibil (varianta c).
  • Rămâne 3 și 3, cu suma 14, varianta d.

Sesiunea specială 2026, varianta 4, I.5. Rețea cu 12 centre și 16 muchii, din care se elimină minimum de muchii ca să rămână trei componente conexe cu câte 4 noduri. Împărțirea cu cele mai puține muchii tăiate este 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. Muchiile dintre grupe sunt [3,5], [4,5], [4,6], [7,9], [8,9], deci 5, varianta c.

Model 2026, I.5. Graf cu 7 noduri și 8 muchii, din care se dau șase. Lanțul elementar de lungime maximă este 3, 7, 4, 5, 2, 1, de lungime 5. Se cer celelalte două muchii. Lanțul are nevoie de [4,5], deci rămân a și c. Dacă adaugi și [1,6] (a), apare un lanț mai lung, care trece și prin 6: nu mai e maxim. Deci [2,3] și [4,5], varianta c.

Un graf are 25 de noduri, 5 componente conexe, fără cicluri. Câte muchii?

Ce muchii adaugi unei stele cu 5 noduri, ca să fie euleriană?

Ce se cere la BAC

2 mincum apare la examen

Tip de itemUnde a apărut

Număr de muchii, grade, matrice
august 2026 II.2, iulie 2024 I.5, august 2023 I.5, model 2025 I.5
Componente conexe, fără cicluri
simulare 2025 I.5, simulare 2026 II.2, specială 2025 I.5, specială 2026 I.5
Graf parțial sau subgraf cerut
specială 2024 II.2, iunie 2025 II.2
Eulerian, hamiltonian
iunie 2025 II.2, model 2023 I.5, model 2024 I.5
Lanț de lungime maximă
model 2026 I.5

Greșeli care costă puncte

1 mincapcanele de evitat

  • Scrii muchiile o singură dată în liste: fiecare apare la ambele capete.
  • Confunzi subgraful cu graful parțial.
  • Numeri lungimea în noduri, nu în muchii.
  • Pui 1 pe diagonală sau uiți că matricea e simetrică.
  • Spui eulerian doar din grade, fără să verifici că e conex.
  • Uiți nodurile izolate când numeri componentele: un nod singur este o componentă conexă.
  • Dai un exemplu fără să verifici că muchiile există în graful din enunț, când ți se cere un subgraf sau un graf parțial.

Termeni-cheie

Graf neorientat
O mulțime de noduri și o mulțime de muchii. O muchie leagă două noduri, fără sens: [1,2] e aceeași cu [2,1].
Nod sau vârf
Un element al grafului, desenat ca un cerc. Lucrările folosesc nod pentru grafuri neorientate.
Muchie
Legătura dintre două noduri, scrisă între paranteze drepte: [x,y].
Adiacent, incident
Două noduri legate printr-o muchie sunt adiacente. Muchia este incidentă cu nodurile ei.
Grad
Numărul de muchii incidente cu un nod. Un nod cu gradul 0 este izolat.
Lanț, lanț elementar
Lanț: succesiune de noduri legate prin muchii. Elementar: nodurile nu se repetă.
Ciclu, ciclu elementar
Ciclu: lanț cu extremitățile egale și muchii diferite. Elementar: nu se repetă noduri, în afară de primul și ultimul.
Lungime
Numărul de muchii ale unui lanț sau ciclu.
Subgraf, graf parțial
Subgraf: elimini noduri, împreună cu muchiile lor. Graf parțial: păstrezi toate nodurile și elimini muchii.
Conex, componentă conexă
Conex: există lanț între oricare două noduri. Componentă conexă: o bucată conexă maximală a grafului.
Graf complet
Oricare două noduri sunt adiacente. Are n(n-1)/2 muchii.
Graf hamiltonian
Are un ciclu elementar care trece prin toate nodurile, deci de lungime n.
Graf eulerian
Are un ciclu care folosește fiecare muchie exact o dată. Un graf fără noduri izolate e eulerian dacă e conex și toate gradele sunt pare.

Notițele mele

Salvat local

Surse