Počet neizomorfních grafů s daným počtem vrcholů a hran

Jakub Závada

Bakalářská práce

The number of nonisomorphic graphs with given number of vertices and edges

Anotace:

V~tomto textu zjišťujeme, kolik existuje \textit{neizomorfních} grafů na $n$ vrcholech. Poměrně snadnou kombinatorickou úvahou je možné zjistit, kolik existuje \textit{různých} grafů na dané množině vrcholů. Ovšem mnohé z~nich mají stejnou strukturu. O~dvou grafech, které mají stejnou strukturu, říkáme, že jsou \textit{izomorfní}. Jsou-li dva grafy izomorfní, pak stačí v~jednom z~nich jen přeznačit vrcholy a~dostáváme dva grafy totožné. Z výše uvedeného plyne, že zajímavější otázkou, než kolik existuje na $n$ vrcholech různých grafů, je otázka, kolik existuje na $n$ vrcholech grafů s~různou strukturou, tedy neizomorfních grafů. Tady ovšem již nestačí jednoduchá kombinatorická úvaha, musíme použít některé výsledky Pólyovy enumerační teorie. Práce má kompilační charakter, tedy shrnuje to, co je~o dané problematice známo, a~text je možné chápat jako výukový. V~práci je ale také řada příkladů, algoritmů, vět a~důkazů, které byly vypracovány zcela samostatně.

Abstract:

In this text we find out how many \textit{nonisomorphic} graphs are there on $n$ vertices. Using relatively simple combinatorial reasoning it is possible to determine how many \textit{different} graphs are there on given set of vertices. But many of them have the same structure. We say about two graphs with the same structure that they are \textit{isomorphic}. If two graphs are isomorphic, then we can just relabel vertices of one of them to get two identical graphs. From the above it follows that more interesting question than how many different graphs are there on $n$ vertices is the question how many graphs with different structure, thus nonisomorphic graphs, are there on $n$ vertices. Here, however, simple combinatorial reasoning is no longer sufficient. We have to use some results of Pólya's enumeration theory. The character of this thesis is compilatory, thus the thesis summarizes what is known about this problem so the text can be understood as an educational text. There are also lots of examples, algorithms, theorems and proofs that were elaborated completely individually.

Klíčová slova

graf, izomorfismus, Burnsideovo lemma, matice sousednosti

Keywords

graph, isomorphism, Burnside's lemma, adjacency matrix

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 7. 5. 2015

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 9. 6. 2015
• Vedoucí: Michael Kubesa
• Oponent: Adam Silber

VŠB - Technická univerzita Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Bakalářský studijní program / obor:
Informační a komunikační technologie / Výpočetní matematika