グラフ理論とは?
ぐらふりろん
グラフ理論とは、頂点(ノード)と辺(エッジ)からなる「グラフ」という数学的構造を研究する離散数学の一分野です。
グラフ理論は、ものとものの「つながり」を抽象化して分析する数学の分野です。ここでいう「グラフ」とは棒グラフや折れ線グラフではなく、頂点(vertex)の集合と、頂点同士を結ぶ辺(edge)の集合で構成される数学的な構造体を指します。
グラフには様々な種類があります。
- 無向グラフ:辺に向きがない(友達関係など)
- 有向グラフ(ダイグラフ):辺に向きがある(Webページのリンクなど)
- 重み付きグラフ:辺に距離やコストなどの重みがある(地図の道路網など)
- 二部グラフ:頂点を二組に分けられる構造(マッチングの分析に使用)
グラフ理論の起源は18世紀のオイラーによる「ケーニヒスベルクの橋の問題」とされています。主要な研究テーマには、最短経路問題・最大フロー問題・彩色問題・ハミルトン路・オイラー路などがあります。
現代のコンピュータサイエンスとの親和性が非常に高く、SNSの友人関係ネットワーク・インターネットのルーティング・カーナビの経路探索・物流の最適化など、実生活の多くの問題がグラフとしてモデル化されています。
使い方・例文
カーナビで「最短ルートを検索する」場面では、道路網を重み付きグラフとしてモデル化し、ダイクストラ法などのグラフアルゴリズムが内部で動いています。
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