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Commit 6b09740

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1 parent 1688cce commit 6b09740

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notes/graphs.md

Lines changed: 86 additions & 77 deletions
Original file line numberDiff line numberDiff line change
@@ -69,10 +69,10 @@ An adjacency matrix represents a graph $G$ with $V$ vertices as a two-dimensiona
6969
**Same graph used throughout (undirected 4-cycle A–B–C–D–A):**
7070

7171
```
72-
(A)------(B)
73-
| |
74-
| |
75-
(D)------(C)
72+
(A)------(B)
73+
| |
74+
| |
75+
(D)------(C)
7676
```
7777

7878
**Matrix (table form):**
@@ -212,7 +212,10 @@ A graph is **planar** if it has **some** drawing in the plane with **no edge cro
212212
**Euler’s Formula (connected planar graphs):**
213213

214214
$$
215-
|V| - |E| + |F| = 2 \quad
215+
|V| - |E| + |F| = 2
216+
$$
217+
218+
$$
216219
\text{(for \(c\) connected components: } |V|-|E|+|F|=1+c)
217220
$$
218221

@@ -254,11 +257,12 @@ No crossings; faces: 2 (inside + outside).
254257
A planar embedding places one vertex inside a triangle:
255258

256259
```
257-
A
258-
/ \
259-
B───C
260-
\ /
261-
D
260+
#
261+
A
262+
/ \
263+
B───C
264+
\ /
265+
D
262266
```
263267

264268
All edges meet only at vertices; no crossings.
@@ -273,8 +277,8 @@ A───B
273277
│ ╳ │ (some crossing is unavoidable)
274278
│╱ ╲│
275279
D───C
276-
\ /
277-
E
280+
\ /
281+
E
278282
```
279283

280284
The edge bound $10>9$ (above) certifies non-planarity.
@@ -388,16 +392,17 @@ BFS(G, i):
388392
Graph (undirected) with start at **A**:
389393

390394
```
391-
┌─────┐
392-
│ A │
393-
└──┬──┘
394-
┌───┘ └───┐
395-
┌─▼─┐ ┌─▼─┐
396-
│ B │ │ C │
397-
└─┬─┘ └─┬─┘
398-
┌─▼─┐ ┌─▼─┐
399-
│ D │ │ E │
400-
└───┘ └───┘
395+
#
396+
┌─────┐
397+
│ A │
398+
└──┬──┘
399+
┌───┘ └───┐
400+
┌─▼─┐ ┌─▼─┐
401+
│ B │ │ C │
402+
└─┬─┘ └─┬─┘
403+
┌─▼─┐ ┌─▼─┐
404+
│ D │ │ E │
405+
└───┘ └───┘
401406
402407
Edges: A–B, A–C, B–D, C–E
403408
```
@@ -539,20 +544,21 @@ DFS_iter(G, i):
539544
Same graph as the BFS section, start at **A**; assume neighbor order: `B` before `C`, and for `B` the neighbor `D`; for `C` the neighbor `E`.
540545

541546
```
542-
┌─────────┐
543-
│ A │
544-
└───┬─┬───┘
545-
│ │
546-
┌─────────┘ └─────────┐
547-
▼ ▼
548-
┌─────────┐ ┌─────────┐
549-
│ B │ │ C │
550-
└───┬─────┘ └───┬─────┘
551-
│ │
552-
▼ ▼
553-
┌─────────┐ ┌─────────┐
554-
│ D │ │ E │
555-
└─────────┘ └─────────┘
547+
#
548+
┌─────────┐
549+
│ A │
550+
└───┬─┬───┘
551+
│ │
552+
┌─────────┘ └─────────┐
553+
▼ ▼
554+
┌─────────┐ ┌─────────┐
555+
│ B │ │ C │
556+
└───┬─────┘ └───┬─────┘
557+
│ │
558+
▼ ▼
559+
┌─────────┐ ┌─────────┐
560+
│ D │ │ E │
561+
└─────────┘ └─────────┘
556562
557563
Edges: A–B, A–C, B–D, C–E (undirected)
558564
```
@@ -725,19 +731,20 @@ reconstruct(parent, t):
725731
Weighted, undirected graph; start at **A**. Edge weights are on the links.
726732

727733
```
728-
┌────────┐
729-
│ A │
730-
└─┬──┬───┘
731-
4/ │1
732-
┌── │ ──┐
733-
┌─────▼──┐ │ ┌▼──────┐
734-
│ B │──┘2 │ C │
735-
└───┬────┘ └──┬────┘
736-
1 │ 4 │
737-
│ │
738-
┌───▼────┐ 3 ┌──▼───┐
739-
│ E │────────│ D │
740-
└────────┘ └──────┘
734+
#
735+
┌────────┐
736+
│ A │
737+
└─┬──┬──┬┘
738+
4 │ │ │1
739+
┌────┘ │ └───┐
740+
┌─────▼──┐ │ ┌▼──────┐
741+
│ B │────┘2 │ C │
742+
└───┬────┘ └──┬────┘
743+
1 │ 4 │
744+
│ │
745+
┌───▼────┐ 3 ┌──▼────┐
746+
│ E │──────────│ D │
747+
└────────┘ └───────┘
741748
742749
Edges: A–B(4), A–C(1), C–B(2), B–E(1), C–D(4), D–E(3)
743750
```
@@ -870,19 +877,20 @@ reconstruct(parent, t):
870877
Directed, weighted graph; start at **A**. (Negative edges allowed; **no** negative cycles here.)
871878

872879
```
873-
┌─────────┐
874-
│ A │
875-
└──┬───┬──┘
876-
4 │ │ 2
877-
│ │
878-
┌──────────▼───┐ -1 ┌─────────┐
879-
│ B │ ───────►│ C │
880-
└──────┬───────┘ └──┬─────┘
881-
2 │ 5│
882-
│ │
883-
┌──────▼──────┐ -3 ┌───▼─────┐
884-
│ D │ ◄────── │ E │
885-
└──────────────┘ └─────────┘
880+
#
881+
┌─────────┐
882+
│ A │
883+
└──┬───┬──┘
884+
4 │ │ 2
885+
│ └───────────────┐
886+
┌──────────▼───┐ -1 ┌───▼─────┐
887+
│ B │ ─────────►│ C │
888+
└──────┬───────┘ └──┬──────┘
889+
2 │ 5 │
890+
│ │
891+
┌──────▼──────┐ -3 ┌───▼─────┐
892+
│ D │ ◄─────── │ E │
893+
└──────────────┘ └─────────┘
886894
887895
Also:
888896
A → C (2)
@@ -1222,21 +1230,22 @@ Prim(G, i):
12221230
Undirected, weighted graph; start at **A**. Edge weights shown on links.
12231231

12241232
```
1225-
┌────────┐
1226-
│ A │
1227-
└─┬──┬───┘
1228-
4│ │1
1229-
│ │
1230-
┌───────────┘ └───────────┐
1231-
│ │
1232-
┌────▼────┐ ┌────▼────┐
1233-
│ B │◄──────2────────│ C │
1234-
└───┬─────┘ └─────┬───┘
1235-
1 │ 4 │
1236-
│ │
1237-
┌───▼────┐ 3 ┌────▼───┐
1238-
│ E │─────────────────▶│ D │
1239-
└────────┘ └────────┘
1233+
#
1234+
┌────────┐
1235+
│ A │
1236+
└─┬──┬───┘
1237+
4│ │1
1238+
│ │
1239+
┌───────────┘ └───────────┐
1240+
│ │
1241+
┌────▼────┐ ┌────▼────┐
1242+
│ B │◄──────2────────│ C │
1243+
└───┬─────┘ └─────┬───┘
1244+
1 │ 4 │
1245+
│ │
1246+
┌───▼────┐ 3 ┌────▼───┐
1247+
│ E │─────────────────▶│ D │
1248+
└────────┘ └────────┘
12401249
12411250
Edges: A–B(4), A–C(1), C–B(2), B–E(1), C–D(4), D–E(3)
12421251
```

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