FE EXAM

無向グラフ(Undirected Graph)

方向を持たない線(エッジ)でノード間の関係を表すグラフ

INTERACTIVE VISUALIZATION
連結成分ごとに色分け
ノード数
5
辺の数
6
連結成分
1
サイクル
あり
プリセット無向グラフ
ノードを選んで次数・隣接を見る

グラフ内のノード(円)をクリックしても選べます。もう一度押すと選択解除。

友達関係「AとBは友達」は相互関係なので向きがない。線1本でつながりを表す
A次数2B次数3C次数2D次数3E次数2
基本概念(リアルタイム)
A次数 2
B次数 3
C次数 2
D次数 3
E次数 2
連結成分: {A,E,D,C,B}
解説

📌
無向グラフとは

AB線(向きなし)A と B は対等につながる

無向グラフ(Undirected Graph)とは、ノード(頂点)どうしを向きを持たない線(エッジ)でつないだ図のことです。「A—B」という線は「AとBはつながっている」という相互の関係を表し、AからもBからも対等にたどれます。

身近な例で言うと、友達関係がぴったりです。「AさんとBさんは友達」という関係は、どちらから見ても友達であり、一方通行ではありません。鉄道の路線図や、握手した相手の関係なども無向グラフで表せます。

上のツールでプリセットを切り替え、ノードをクリックしてみてください。つながっている隣のノード(隣接ノード)が強調され、各ノードの次数連結成分がリアルタイムで分かります。

🔢
次数・連結成分・サイクル

連結成分1(サイクルあり)連結成分2

無向グラフを理解するうえで重要な3つの用語を整理します。
次数(degree):そのノードにつながっている線の本数。友達が3人いれば次数は3
連結成分:互いに線をたどって行き来できるノードのかたまり。バラバラのグループが2つなら連結成分は2つ
サイクル(閉路):同じ線を通らずに出発点へ戻れる経路。ループがある状態

次数の便利な性質として、すべてのノードの次数を合計すると、必ず辺の本数の2倍になります(握手補題)。1本の線は両端の2ノードに次数を1ずつ与えるためです。たとえば辺が6本なら、次数の合計は 6 × 2 = 12 になります。

サイクルがなく、すべてのノードがひとつながり(連結成分が1つ)の無向グラフを木(ツリー)と呼びます。木では「辺の本数 = ノード数 − 1」が必ず成り立ちます。プリセット「木(サイクルなし)」で確認してみてください。

⚖️
有向グラフとの違い

無向(線)両方向に行ける有向(矢印)一方向だけ

無向グラフと有向グラフの違いは「エッジに向きがあるかどうか」のたった一点です。問題文の関係が「相互」か「一方通行」かを見抜くのがポイントです。

無向グラフ有向グラフ
エッジ線(向きなし)矢印(向きあり)
たどり方両方向に行ける矢印の向きにだけ
次数1種類(次数)入次数・出次数の2種類
典型例友達関係、路線図フォロー、作業の依存関係

見分けるコツは「逆向きにもたどれるか?」と自問することです。電車の路線(往復できる)は無向、Web上の一方向リンク(戻れない)は有向です。「相互フォロー」なら無向、「片方だけフォロー」なら有向、というように相互か一方通行かで読み分けます。

関連コンテンツ