Programme

Maths expertes — Graphes

Graphes : vocabulaire, représentation, parcours

Graphes orientés et non orientés, sommets, arêtes, degré, chemins, connexité, parcours

Résumé synthétiqueFiche en 5 sectionsQuiz de 10 questionsGratuit, sans pub

Cours de Maths expertes. Même notion dans une autre matière : Graphes : représentation et parcours — spé NSI

Résumé

Un graphe est la façon la plus simple de modéliser des relations : des points (les sommets) reliés par des traits (les arêtes, ou arcs si elles ont un sens). Réseaux sociaux, plans de métro, pages web, molécules — tout se décrit par des graphes. Le vocabulaire est précis : le degré d'un sommet compte ses arêtes, un chemin relie deux sommets de proche en proche, un cycle est un chemin fermé, et un graphe est connexe si l'on peut aller de n'importe quel sommet à n'importe quel autre. Les arbres (connexes sans cycle) sont des graphes minimalistes à $n - 1$ arêtes. Enfin, deux façons d'explorer un graphe structurent toute l'algorithmique : le parcours en largeur (BFS, couche par couche) et le parcours en profondeur (DFS, le plus loin possible).

S'entraîner

Questions fréquentes

Les points clés à retenir sur Graphes : vocabulaire, représentation, parcours, extraits du quiz de révision.

Le degré d'un sommet dans un graphe non orienté est :
Réponse :
Le nombre d'arêtes incidentes à ce sommet
Le degré d'un sommet est le nombre d'arêtes qui lui sont reliées (incidentes).
La somme des degrés dans un graphe à $8$ arêtes vaut :
Réponse :
$16$
Lemme des poignées de main : somme des degrés $= 2 \times (\text{nombre d'arêtes}) = 2 \times 8 = 16$.
Un arbre à $7$ sommets a combien d'arêtes ?
Réponse :
$6$
Un arbre à $n$ sommets a exactement $n - 1$ arêtes ; pour $n = 7$, cela fait $6$.
Le graphe complet $K_5$ a combien d'arêtes ?
Réponse :
$10$
$K_n$ a $\dfrac{n(n-1)}{2}$ arêtes ; pour $n = 5$ : $\dfrac{5 \times 4}{2} = 10$.
Un graphe connexe est un graphe où :
Réponse :
Tout sommet peut en atteindre tout autre par un chemin
Un graphe est connexe si, pour toute paire de sommets, il existe au moins un chemin les reliant.
Le parcours en largeur (BFS) utilise :
Réponse :
Une file (FIFO)
BFS explore couche par couche en s'appuyant sur une file (First In, First Out).
Un cycle dans un graphe est :
Réponse :
Un chemin fermé sans répétition de sommet (sauf départ = arrivée)
Un cycle est un chemin qui revient à son point de départ sans repasser par un sommet intermédiaire.
Le parcours en profondeur (DFS) permet surtout de :
Réponse :
Détecter les cycles d'un graphe
DFS explore en profondeur : retomber sur un sommet déjà visité révèle un cycle. C'est BFS qui donne le plus court chemin.
Une suite de degrés $3, 3, 3, 2, 1$ est-elle possible pour un graphe ?
Réponse :
Possible a priori, car la somme $12$ est paire
La somme $3 + 3 + 3 + 2 + 1 = 12$ est paire : la condition nécessaire est satisfaite. Avec $\dfrac{12}{2} = 6$ arêtes, un tel graphe est réalisable.
Supprimer une arête dans un arbre :
Réponse :
Déconnecte le graphe en deux composantes
Un arbre est connexe avec exactement $n - 1$ arêtes ; retirer une arête le coupe en exactement deux composantes.