8. graf, diagram pohon dan aplikasinya
Embed Size (px)
TRANSCRIPT

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 1/36
8. Graf, Diagram Pohon dan
Aplikasinya
Pengantar
Definisi. Suatu graf sederhana G=(V , E ) terdiri dari himpunan tak kosong dari simpul (vertex)
V , dan himpunan pasangan tak berurut anggota berlainan dari V yang disebut sebagai garis
hubung (edge) E .
Graf sederhana mirip seperti graf berarah, tetapi arah garis hubungnya tidak ditentukan (tidak
memiliki arah). Kadangkala kita ingin memodelkan berbagai hubungan antar simpul yang
tidak mungkin dilakukan dengan graf sederhana. Pada kasus ini, kita harus memakai
multigraf .
Definisi. Suatu multigraf G=(V , E ) terdiri dari himpunan simpul V , himpunan garis hubung E ,
dan sebuah fungsi f dari E ke {{u, v} | u, v ∈ V , u ≠ v}.
Garis hubung e1 dan e2 disebut garis hubung ganda atau garis hubung sejajar jika f (e1)= f (e2).
Catatan:
• Garis hubung dalam multigraf tidak perlu didefinisikan sebagai pasangan, tapi bisa
berjenis apapun.
• Loop tidak diperbolehkan di dalam multigraf (u ≠ v).
Contoh 8.1: Suatu multigraf G dengan simpul V ={a, b, c, d }, garis hubung {1, 2, 3, 4, 5} dan
fungsi f dengan f (1)={a, b}, f (2) = {a, b}, f (3) = {b, c}, f (4) = {c, d } dan f (5) = {c, d } dapatdigambarkan sebagai berikut.
aa bb cc dd
11
22
33
44
55
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 1

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 2/36
Untuk mengantisipasi keberadaan loop didalam graf, kita perlu mendefinisikan graf berjenis
berikut ini.
Definisi. Suatu pseudograf G=(V , E ) terdiri dari himpunan simpul V , himpunan garis hubung
E , dan fungsi f dari E ke {{u, v} | u, v ∈ V }.
Suatu garis hubung disebut loop jika f (e) = {u, u} untuk suatu u∈V .
Definisi. Suatu graf berarah G=(V , E ) terdiri dari himpunan simpul V dan himpunan garis
hubung E yaitu pasangan berurut anggota V .
Definisi. Suatu multigraf berarah G=(V , E ) terdiri dari himpunan simpul V , himpunan garis
hubung E , dan fungsi f dari E ke {(u, v) | u, v ∈ V}.
Garis hubung e1 dan e2 disebut sebgai garis hubung ganda jika f (e1) = f (e2).
Contoh 8.2: Suatu multigraf berarah G dengan simpul V ={a, b, c, d }, garis hubung {1, 2, 3, 4,
5} dan fungsi f dimana f (1) = (a, b), f (2) = (b, a), f (3) = (c, b), f (4) = (c, d ) dan f (5) = (c, d )
digambarkan sebagai berikut.
aa bb cc dd
11
22
33
44
55
Risalah dari beberapa jenis graf dan sifat-sifatnya diiberikan pada tabel berikut ini.
No Jenis Garis hubung? Ada Grs. Hub. Ganda? Ada Loop?
1 Graf Sederhana Tak berarah Tidak Tidak
2 Multigraf Tak berarah Ya Tidak
3 Pseudograf Tak berarah Ya Ya
4 Graf Berarah Berarah Tidak Ya
5 Multigraf Berarah Berarah Ya Ya
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 2

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 3/36
Model dari Graf
Contoh 8.3: Bagaimana cara menyatakan jaringan (dua arah) Kerta Api yang
menghubungkan sekumpulan kota? Kita harus memakai graf sederhana dengan garis hubung{a, b} merupakan jalur langsung yang menghubungkan kota a dengan kota b.
BBaanndduunngg
JJaakkaarrttaa
TTaassiikkmmaallaayyaa
PPoonnoorrooggoo CCiirreebboonn
MMaaddiiuunn
Contoh 8.4: Di dalam suatu turnamen sepakbola, setiap tim bertanding dengan tim lain tepat
satu kali. Bagaimana cara merepresentasikan hasil turnamen (suatu tim mengalahkan tim
lain)? Kita harus menggunakan graf berarah dengan garis hubung (a, b) menunjukkan tim a mengalahkan tim b.
RReeaall MMaaddrriidd JJuuvveennttuuss
Beberapa Terminologi dalam Graf
Definisi. Dua buah simpul, u dan v, dalam graf tak berarah G disebut berdekatan (atau
bertetangga) dalam G jika {u, v} adalah suatu garis hubung dalam G.
PPeerrssiibb AACC MMiillaann
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 3

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 4/36
Jika e = {u, v}, garis hubung e disebut sebagai incident dengan simpul u dan v, atau disebut
juga menghubungkan u dengan v. Simpul u dan v disebut juga titik ujung (endpoints) dari
garis hubung {u, v}.
Definisi. Derajat dari suatu simpul pada graf tak berarah adalah banyaknya garis hubung
yang berasal dari- /berakhir ke- simpul tersebut, kecuali loop di dalam simpul yang
menyumbang derajat simpul sebanyak dua.
Dengan kata lain, derajat dari simpul dapat ditentukan secara sederhana, yaitu dengan
menghitung banyaknya garis yang menyentuh simpul tersebut. Derajat dari suatu simpul v
dituliskan sebagai deg(v). Simpul dengan derajat nol disebut sebagai simpul yang terisolasi,
karena tidak terhubung (adjacent ) dengan simpul lain manapun.
Catatan: Suatu simpul yang memiliki loop setidaknya akan berderajat 2 dan, perdefinisi,
tidak terisolasi, meski dia tidak terhubung ke simpul yang lain. Simpul berderajat satu disebut
sebagai simpul yang tergelantung ( pendant ). Simpul ini terhubung dengan tepat satu buah
simpul lainnya.
Contoh 8.5: Diantara graf berikut, manakah simpul yang terisolasi, yang tergelantung, dan
berapakah derajat maksimumnya? Tentukan juga jenis dari graf?
aa
bb cc
dd
ii hh
gg
j j ff
ee
Jawab: Simpul f terisolasi, dan simpul a, d, dan j tergelantung. Derajat maksimum adalah
deg(g)=5. Graf tersebut merupakan pseudograf (tak berarah, loop).
Contoh 8.6 : Amati graf yang sama dan tentukan banyaknya garis hubung dan jumlah dariderajat semua simpulnya.
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 4

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 5/36
Jawab : Ada 9 garis hubung, dan jumlah seluruh derajat simpulnya adalah 18. Penjelasannya:
setiap garis hubung baru menambah hasil penjumlahan derajat sebanyak dua (2×9=18).
Teorema Handshaking. Misalkan G = (V , E ) suatu graf tak berarah dengan garis hubung e.
Maka
( )2 degv V
e v∈
= ∑
Catatan: Teorema ini tetap berlaku meskipun pada graf terdapat garis hubung ganda maupun
loop ganda.
Contoh 8.7 : Ada berapa garis hubungkah dalam suatu graf yang memiliki 6 simpul, yang
masing-masing simpulnya berderajat 10?
Jawab: Jumlah seluruh derajat simpul adalah 6⋅10=60. Menurut teorema handshaking, maka
2e=60 sehingga e = 30. Jadi akan ada 30 buah garis hubung.
Teorema. Suatu graf yang tak berarah, akan selalu memiliki simpul berderajat ganjil dengan
jumlah genap.
Ide: Ada tiga kemungkinan untuk menambahkan garis hubung untuk menyambung dua
simpul dalam graf, yakni.
Sebelum Sesudah
Kedua simpul berderajat genap ⇒ Kedua simpul berderajat ganjil
Kedua simpul berderajat ganjil ⇒ Kedua simpul berderajat genap
Satu simpul berderajat ganjil, yang
lainnya berderajat genap⇒ Satu simpul berderajat genap, yang
lainnya berderajat ganjil
Ada dua kemungkinan menambahkan suatu loop ke simpul dalam graf , yakni
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 5

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 6/36
Sebelum Sesudah
Simpul berderajat genap ⇒ Simpul berderajat genap
Simpul berderajat ganjil ⇒ Simpul berderajat ganjil
Jadi, jika dalam graf ada sejumlah genap simpul berderajat ganjil, hasil penambahan garis
hubung masih saja menghasilkan simpul berjumlah genap. Maka, karena suatu graf tak
berarah tanpa garis hubung memiliki sejumlah genap simpul berderajat ganjil (nol), hal yang
sama berlaku untuk sebarang graf tak berarah. Bukti dapat dipelajari dari buku referensi.
Definisi. Jika (u, v) suatu garis hubung dari graf dengan garis hubung berarah G, u disebut
terhubung ke (adjacent to) v, dan v dikatakan terhubung dari (adjacent from) u.
Simpul u disebut sebagai simpul awal (initial vertex) dari (u,v), dan v disebut sebagai simpul
akhir (terminal vertex) dari (u,v). Simpul awal dan simpul akhir dari suatu loop adalah sama.
Definisi. Dalam graf dengan garis hubung berarah, derajat kedalam (in-degree) dari simpul v,
dituliskan sebagai deg-(v), adalah banyaknya garis hubung dengan v sebagai simpul akhirnya.
Derajat keluar (out-degree) dari v, dituliskan sebagai deg+(v), adalah banyaknya garis hubung
dengan v sebagai simpul awalnya.
Bagaimana perubahan derajat keluar dan kedalam suatu simpul terhadap penambahan suatu
loop ke simpul tsb? Penambahan ini meningkatkan baik derajat keluar maupun kedalam dari
simpul yang bersangkutan sebesar satu.
Contoh 8.8: Berapakah derajat keluar dan kedalam dari simpul a, b, c, d pada graf berikut?
aa bb
cc dd
ddeegg--((aa)) == 11
ddeegg++((aa)) == 22
ddeegg--((bb)) == 44
ddeegg++((bb)) == 22
ddeegg
--
((dd)) == 22 ddee == 11 dd
ee
gg--
((cc))
==
00
ddee++dd
++cc == 22
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 6

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 7/36
Teorema. Misalkan G = (V , E ) graf dengan garis hubung berarah, maka:
( ) ( )deg degv V v V v v
− +
∈ ∈= =∑ ∑ E
Ini mudah diperiksa, sebab setiap penambahan garis hubung baru akan meningkatkan baik
derajat kedalam maupun derajat keluar sebanyak satu.
Graf-Graf Khusus
Definisi: Graf lengkap (complete graph) pada n buah simpul, dituliskan sebagai K n, adalah
graf sederhana yang mengandung tepat satu garis hubung antara dua simpul yang berbeda.
KK11 KK22 KK33 KK44 KK55
Definisi. Siklus (cycle) C n, n≥3, terdiri atas n buah simpul v1, v21, …, vn dan garis hubung
{v1,v2}, { v1, v3}, …, { vn-1, vn}, { vn, v1}.
CC33 CC44 CC55 CC66
Definisi. Pemberian satu simpul tambahan pada suatu siklus C n, n ≥ 3, dan lalu
menghubungkan simpul tsb ke setiap simpul pada C n dengan garis hubung baru akan
menghasilkan roda (wheel).
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 7

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 8/36
WW33 WW44 WW55 WW66
Definisi. Kubus-n (n-cube) dituliskan sebagai Qn adalah graf yang simpulnya merepresen-
tasikan string 2n
bit sepanjang n. Dua simpul terhubung jika dan hanya jika bit string yang
direpresentasikannya berbeda tepat satu bit.
Definisi. Suatu graf sederhana G disebut bipartite jika himpunan simpul V -nya dapat
dipartisi menjadi dua himpunan tak kosong yang tak beririsan V 1 dan V 2 sedemikian hingga
setiap garis hubung dalam graf menghubungkan suatu simpul di V 1 dengan simpul di V 2
(sedemikian hingga tak ada garis hubung di dalam G menghubungkan dua simpul di V 1
maupun di V 2).
Sebagai conoth, tinjau suatu graf yang merepresen-tasikan setiap penduduk di suatu desa
dengan simpul dan setiap pernikahan dengan garis hubung. Graf ini bipartite, karena setiap
garis hubung menghubungkan simpul dalam himpunan bagian penduduk pria dengan simpul
didalam himpunan bagian penduduk wanita (dalam pernikahan tradisional).
QQ11 QQ22 QQ33
00 11
0000 0011
1111 1100
000000 000011
110011 110000
001100 001111
111111 111100
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 8

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 9/36
Contoh 8.9: Apakah C 3 bipartite?
Tidak, sebab tidak ada cara mem-partisi simpul menjadi dua
himpunan sedemikian hingga tidak ada garis hubung dengan
kedua titik akhir di himpunan yang sama.
vv11
vv22 vv33
Contoh 8.10: Apakah C 6
bipartite?
Ya, sebab C 6 bisa ditampilkan
sebagai berikut:
Definisi. Graf bipartite lengkap K m,n adalah graf yang himpunan simpulnya dipartisi kedalam
dua himpunan bagian, masing-masing dengan m dan n buah simpul. Dua simpul terhubung
jika dan hanya jika mereka berada di himpunan bagian yang berbeda.
Operasi Pada Graf
Definisi. Suatu subgraf dari graf G = (V, E) adalah graf H = (W, F) dimana W⊆V dan F⊆E.
Catatan: Tentu saja H adalah graf yang valid, sehingga kita tidak bisa membuang titik ujung
dari garis hubung yang tersisa saat kita membentuk H.
KK33,,44
vv55
vv11
vv22
vv33 vv44
vv66 vv11 vv66
vv22 vv55
vv33 vv44
KK33,,22
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 9

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 10/36
Contoh 8.11
ssuubbggrraaff ddaarrii KK55
Definisi. Gabungan dari dua graf sederhana G1 = (V 1, E 1) dan G2 = (V 2, E 2) adalah graf
sederhana dengan himpunan simpul V 1∪V 2 dan himpunan garis hubung E 1∪ E 2.
Gabungan dari G1 dan G2 dituliskan sebagai G1∪G2.
KK55
GG11 GG11 ∪∪ GG22 == KK55
Representasi Graf
Perhatikan dua graf berikut ini. Simpula awal, tetangga dan simpul akhir didaftarkan pada
tabel di bawahnya.
GG22
aa aa
bb
cc
dd bb
cc
dd
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 10

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 11/36
Simpul Simpul tetangga Simpul Simpul akhir
a b, c, d a c
b a, d b a
c a, d cd a, b, c d a, b, c
Definisi: Misalkan G = (V , E ) adalah sebuah graf sederhana dengan |V | = n. Anggap simpul
pada G disusun dengan urutan v1, v2 …, vn Matriks kedekatan ( Adjacency matrix) dari graf
G, AG, yang berkaitan dengan simpul-simpul, adalah sebuah matriks boolean n×n dengan
elemen ke (i, j) berharga 1 jika vi dan v j bertetangga, dan selainnya itu berharga 0.
Dengan kata lain, untuk sebuah matriks kedekatan ija⎡ ⎤= ⎣ ⎦A , maka berlaku
{ },
1, jika , adalahsebuahgarishubungdari
0, jikabukangaris hubung dari
i j
i j
v v Ga
G
⎧⎪= ⎨
⎪⎩
Contoh 8.12 Tentukan matriks kedekatan AG untuk graf di
samping berdasarkan urutan simpul a, b, c, dan d !
Jawab:
0 1 1 1
1 0 0 1
1 0 0 1
1 1 1 0
⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥=⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦
GA
aa
bb
cc
dd
Catatan: Matriks kedekatan dari graf tak berarah selalu simetris
Untuk representasi graf dengan garis hubung ganda (multiple edge), matriks boolean tidak
bisa dipakai dan sebagai gantinya dipergunakan matriks bilangan cacah. Elemen ke (i, j) dari
matriks tersebut sama dengan jumlah garis hubung yang terdapat pada kedua simpul {vi, v j}.
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 11

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 12/36
Contoh 8.13 Tentukan matriks kedekatan AG untuk graf di
samping berdasarkan urutan simpul a, b, c, dan d !
Jawab:
0 1 1 21 1 0 1
1 0 0 3
2 1 3 0
⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥=⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦
GA
Definisi. Misalkan G = (V , E ) sebuah graf tak berarah dengan |V | = n. Anggap simpul dan
garis hubung pada G disusun dengan urutan seperti v1, v2, …, vn dan e1, e2, …, em. Matriks
insiden ( Incidence matrix) dari G yang berkaitan dengan simpul dan garis hubung adalah
matriks boolean n×m dengan elemen ke (i, j) =1 jika garis e j terhubung dengan simpul vi, dan
selain itu berharga 0.
Dengan kata lain , untuk sebuah incidence matrix M = [mij], maka berlaku
,
1, jika garis terhubung dengan
0,selainitu
j i
i j
e vm
⎧= ⎨
⎩
Contoh 8.14: Tentukan matriks insiden M untuk graf
berikut berdasarkan urutan simpul a, b, c, d dan urutan garis
hubung 1, 2, 3, 4, 5, 6!
Jawab:
1 1 0 0 1 0
1 0 1 0 0 0
0 0 0 1 1 1
0 1 1 1 0 0
M
⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥=⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦
Catatan : Matriks insiden dari graf tidak berarah, setiap kolomnya akan berisi 2 buah nilai 1
jika garis hubung menghubungkan dua buah simpul dan berisi 1 buah nilai 1 untuk loop.
Graf-Graf yang Isomorfis
Definisi. Graf sederhana G1 = (V 1, E 1) dan G2 = (V 2, E 2) disebut isomorfis jika ada sebuah
fungsi bijektif (satu-ke-satu dan onto) dari V 1 ke V 2 dengan sifat bahwa a bertetangga dengan
aa
bb
cc
dd
11 22
44 55
33
66
aa
bb
cc
dd
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 12

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 13/36
b pada G1 jika dan hanya jika f (a) bertetangga dengan f (b) pada G2, untuk seluruh a dan b
pada V 1.
Fungsi f seperti itu disebut isomorfisme. Dengan kata lain, G1
dan G2
adalah isomorfis jika
simpul-simpulnya dapat diurutkan dengan suatu cara sedemikian rupa sehingga matriks
kedekatan dan adalah identik. Secara visual, dua buah graf, G1GM
2GM 1 dan G2, isomorfis
jika graf-graf tersebut dapat disusun dengan suatu cara sedemikian rupa sehingga
tampilannya identik (tentu tanpa merubah ketetanggaan).
Menentukan dua buah graf tidak isomorfis lebih mudah dibandingkan dengan menentukan
apakah dua buah graf isomorfis. Untuk dua buah graf sederhana dengan masing-masingsimpulnya berjumlah n buah, maka akan ada n! kemungkinan isomorfisme yang harus
diperiksa. Untuk itu kita dapat memeriksa invarian, yaitu, sifat yang harus dimiliki oleh dua
buah graf sederhana yang isomorfis. Keduanya haruslah
memiliki jumlah simpul yang sama, dan
jumlah garis hubung yang sama , dan
derajat dari simpul-simpulnya sama.
Perhatikan bahwa dua graf yang salah satu dari invarian di atas berbeda pasti menyebabkan
kedua graf tersebut tidak isomorfis, tetapi jika seluruhnya sesuai, belum tentu graf tersebut
isomorfis.
Contoh 8.15: Apakah kedua graf berikut isomorfis ?
aa
bb
cc
Jawab : Ya, keduanya isomorfis karena dapat disusun sehingga terlihat identik. Dapat
diamati, jika pada graf sebelah kanan kita gerakkan simpul b kesebelah kiri garis hubung
dd
aa
bb
cc
ee
dd
ee
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 13

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 14/36
{a,c}. Maka fungsi isomorfis f dari graf kiri ke graf sebelah kanan adalah: f (a) = e, f (b) = a,
f (c) = b, f (d ) = c, f (e) = d .
Contoh 8.16 : Apakah kedua graf berikut isomorfis ?
aa bb
cc
ee
aa
ee
Jawab : Tidak, karena derajat dari simpul-simpulnya berlainan. Simpul d pada graf dikanan
berderajat satu, tetapi tidak ada satupun simpul pada graf dikiri yang berderajat 1.
Konektivitas Graf
Definisi. Sebuah lintasan ( path) dengan panjang n dari u ke v, dimana n adalah bilangan bulat
positif dalam sebuah graf tidak berarah adalah sebuah urutan garis hubung e1, e2, …, en dari
graf sehingga f (e1)={ x0, x1}, f (e2) = { x1, x2}, f (en) = { xn-1, xn}, dgn x0= u dan xn = v.
Jika graf tersebut adalah sebuah graf sederhana, kita menuliskan lintasan tersebut dengan
urutan/ deretan simpul x0, x1, …, xn, karena secara unik dapat menentukan lintasan. Lintasan
adalah sebuah sirkit jika dimulai dan diakhiri pada simpul yang sama, yaitu jika u = v.
Definisi (Lanjutan). Lintasan atau sirkit ini disebut melalui ( pass through / traverse) x0, x1,
…, xn-1.
Lintasan atau sirkit disebut sederhana jika tidak mengandung garis yang sama lebih dari
sekali.
Definisi. Graf tak berarah disebut terhubung (connected ) jika ada lintasan diantara setiap
pasangan dari simpul yang berbeda dalam graf
dd
bb
ccdd
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 14

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 15/36
aa bb
Sebagai contoh, setiap dua komputer dalam jaringan dapat berkomunikasi jika dan hanya jika
graf dari jaringan tersebut terhubung. [Catatan: sebuah graf yang mengandung hanya satu
simpul selalu terhubung karena tidak berisi suatu pasangan simpul yang berbeda]. Gambar di
atas menunjukkan contoh-contoh graf yang terhubung dan yang tak-terhubung.
Teorema. Selalu ada lintasan sederhana antara setiap pasangan simpul yang berbeda dari
suatu graf-tak-berarah yang terhubung
Definisi. sebuah graf yang tidak terhubung adalah gabungan dari dua atau lebih subgraf yang
terhubung dengan masing-masing pasangan darinya tidak memiliki simpul bersama (disjoint ).
Subgraf-subgraf yang terhubung tetapi disjoint ini disebut komponen-komponen terhubung
dari graf.
Contoh 8.17 : tentukan komponen-komponen terhubung dari graf berikut ini?
dd
aa
bb
c
ee
terhubung
dd
aa bb
cc ee
tak terhubungdd
ee
cc
terhubung
dd
aa bb
cc ee
ff tak terhubung
gg
hh
ii
cc
dd
bb
aa ee
ff j j
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 15

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 16/36
Jawab: Komponen-komponen terhubung adalah graf dengan simpul-simpul {a, b, c, d }, {e},
{ f }, dan {g, h, i, j}.
Definisi. Sebuah graf berarah disebut terhubung kuat (strongly connected ) jika ada sebuah
lintasan dari a ke b dan dari b ke a untuk semua pasangan simpul a, b pada graf.
Definisi. Sebuah graf berarah disebut terhubung lemah (weakly connected ) jika hanya ada
sebuah lintasan diantara dua simpul dalam graf tidak berarahnya. ( Ada lintasan dari a ke b,
tetapi tidak dari b ke a, atau sebaliknya)
Contoh 8.18: Apakah graf berarah berikut ini terhubung kuat atau lemah?
aa
Terhubung lemah, karena (misalnya)
tidak ada lintasan dari b ke d .
Terhubung kuat, karena ada lintasan diantara
seluruh kemungkinan pasangan simpul.
Jumlah dan ukuran dari komponen dan sirkit terhubung merupakan invarian berkaitan dengan
isomorfisme dari graf sederhana
Contoh 8.19: Apakah dua graf berikut ini isomorfis ?
aa
bb bb
cc
dd
cc
dd
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 16

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 17/36
Jawab: tidak , karena graf sebelah kanan berisi sirkit dengan panjang 3 , sedangkan pada graf
sebelah kiri tidak ada sirkit yang demikian.
Masalah Lintasan Terpendek
Kita dapat memberikan bobot pada garis dari graf, sebagai contoh, untuk merepresentasikan
jarak antara kota dalam jaringan jalan kereta, seperti dilukiskan pada graf berikut ini.
JJaakkaarrttaa
BBooggoorr
YYoogg y
Pembobotan graf dapat juga dipakai untuk memodelkan jaringan komputer dengan response
time atau biaya sebagai bobotnya. Satu pertanyaan yang sangat penting yang dapat kita
selidiki pada graf seperti ini adalah: “Yang manakah lintasan terpendek antara dua simpul
dalam graf, yaitu, lintasan dengan jumlah bobot minimal sepanjang jalannya?“ Hal ini
misalnya berkaitan dengan koneksi tercepat pada jaringan komputer atau hubungan lintasan
kereta terpendek
Algoritma Dijkstra
Algoritma Dijkstra adalah sebuah prosedur iteratif untuk mencari lintasan terpendek antara
dua simpul, a dan z, di dalam graf dengan pembobot. Prosedur ini dilaksanakan dengan cara
mencari panjang lintasan terpendek dari sebuah simpul pendahulu dan menambahkan simpul-
simpul tersebut ke himpunan simpul S. Algoritma berhenti setelah simpul z tercapai.
Pseudocode dari algoritma Dijkstra dapat dilihat di bawah ini.
yaakkaarrttaa
BBaanndduunn
2255
118800
440000
g
660000
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 17

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 18/36
procedure Dijkstra(G: graf sederhana yang terhubung dan
dengan pembobot, dengan simpul a = v0, v1, …, vn = z dan
bobot positif w(vi, vj), dimana w(vi, vj) = ∞ jika {vi, vj}bukan garis hubung pada G)
for i := 1 to n
L(vi) := ∞
L(a) := 0
S := ∅
{label-label sekarang diinisialisasi sehingga label dari a
adalah nol dan label yang lainnya adalah ∞, dan set S
adalah kosong}
while z∉S
begin
u := simpul tidak pada S dengan minimal L(u)
S := S∪{u}
for seluruh simpul v tidak pada S
if L(u) + w(u, v) < L(v) then L(v) := L(u) + w(u, v)
{ ini menjumlahkan sebuah simpul ke S dengan label
minimal dan memperbaharui label-label simpul yang
tidak di S}
end {L(z) = panjang jalur terpendek dari a ke z}
Contoh 8.20: Tentukan lintasan terpendek dari graf berikut ini dengan menggunakan
algoritma Dijkstra.
STEP-0 STEP-1
aa
bb dd
zz
ee cc
44
22
11
55
88
1100
22
66
33
0
2(a) ∞
∞
∞ 4(a)
aa
bb dd
z
ee cc
44
22
11
55
22
66 88
1100
z
33
0
∞ ∞
∞
∞
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 18

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 19/36
STEP-2 STEP-3
STEP-4 STEP-5
STEP-6:
Algoritma Dijkstra akan mencari panjang lintasan terpendek antara dua simpul
dalam graf yang terhubung, sederhana, tidak berarah, dengan pembobot.
Teorema.
aa
bb dd
zz
ee cc
44
22
11
55
88
1100
22
66
33
0
2(a)
3 (a, c) 10 (a, c, b)
10(a, c, b, d)
13 (a, c,
b, d, e)
aa
bb dd
zz
ee cc
44
22
11
55
88
1100
22
66
33
0
2(a)
3 (a, c) 10 (a, c, b)
10(a, c, b, d)
13 (a, c,
d, e)b,
aa
bb dd
zz
ee cc
44
22
11
55
88
1100
22
66
33
0
2(a)
3 (a, c) 10 (a, c, b)
10(a, c, b, d)
14 (a, c, b, d)
aa
bb dd
zz
ee cc
44
22
11
55
88
1100
22
66
33
0
2(a)
∞
3 (a, c) 10 (a, c, b)
12 (a, c)
aa
bb dd
zz
ee cc
44
22
11
55
8822
66
1100
33
0
2(a)
3 (a, c) 8(a, c,b)
12 (a, c)
∞
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 19

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 20/36
Teorema. Algorithm Dijkstra menggunakan O(n2) operasi (penjumlahan dan perbandingan)
untuk mencari panjang lintasan terpendek antara dua am graf yang terhubung,
sederhana, tidak berarah, dengan pembobot.
Traveling Salesman Problem (TSP)
TSP adalah salah satu masalah klasik dalam ilmu komputer. Permasalahan ini dapat
dilukiskan sebagai berikut: Seorang tr ng sale engunjungi sejumlah kota dan
kembali ke titik awal mula pemberangkatan. Tentunya ia ingin menghemat waktu dan energi,
hingga ia ingin mementukan lintasan terpendek dalam perjalanannya.
f dengan pembobot,
ngkap, tidak berarah. Masalahnya adalah menentukan sirkit dengan total bobot yang
bil oleh traveling salesman untuk mengunjungi
ota-kota berikut? (Jarak dinyatakan dalam kilometer).
rta, Jorong, Jogja (2,000 Km).
Contoh8.22: Diberikan n buah simpul, berapa banyak siklis C n berbeda, yang dapat kita
bentuk dengan menghubungkan simpul-simpul tersebut dengan garis hubung?
simpul dal
aveli sman ingin m
se
Kita dapat merepresentasikan kota-kota dan jarak nya dengan sebuah gra
le
minimum dan setiap simpul dikunjungi tepat satu kali.
Contoh 8.21: Lintasan mana yang akan diam
k
Jawab: Lintasan terpendek adalah Jogja, Semarang, Jaka
JJaakkaarrttaa
JJoorroonngg
SS
eemm
aarraanngg
660000
770000 200
665500 555500 770000
JJoo
gg j jaa
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 20

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 21/36
Jawab: Pertama kita pilih titik awal. Kemudian kita memiliki (n–1) pilihan untuk simpul ke
dua dalam siklis, (n–2) untuk simpul ketiga, dst, sehingga ada (n–1)! Buah pilihan untuk
seluruh siklis. Akan tetapi,jumlah ini termasuk siklis yang identik yang dibentuk dalam arah
kebalikannya. Oleh karena itu jumlah siklis yang berbeda sesungguhnya adalah
C n = (n – 1)!/2.
Sampai saat ini belum ada algoritma yang dapat menyelesaikan masalah TSP dengan
kompleksitas polynomial worst-case time complexity .Ini artinya, untuk jumlah simpul yang
anyak, penyelesaian TSP (secara analitik) tidak praktis. Dalam kasus ini, kita dapat
imana
ntasan yang diperoleh mungkin sedikit lebih panjang dibanding lintasan traveling salesman
Karena tree tidak mempunyai sirkit sederhana, maka tidak akan ada garis-hubung paralel atau
loop didalam s karena itu, tree haruslah sebuah graf yang sederhana.
b
menggunakan algoritma pendekatan yang efisien dalam menentukan sebuah lintasan, d
li
yang seharusnya tetapi dengan kompleksitas perhitungan polinomial, misalnya dengan
algoritma jaringan syaraf tiruan.
Diagram Pohon (Tree )
Definisi. Diagram pohon (tree) adalah sebuah graf tak berarah yang terhubung (connected ),
yang tidak mengandung sirkit sederhana.
ebuah tree. Oleh
Teorema. Sebuah graf tidak berarah adalah tree jika dan hanya jika ada sebuah lintasan
sederhana yang unik antara simpul-simpulnya.
Gambar berikut ini menunjukkan graf yang berupa tree dan yang bukan tree.
t t r r e e e e bbuukkaann t t r r e e e e
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 21

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 22/36
efinisi. Sebuah graf tidak berarah yang tidak berisi sirkit sederhana dan tidak perlu
terhubung disebut sebuah forest.
Secara umum, kita menggunakan tree untuk merepresentasikan struktur bertingkat
(hierarchical structures). Kita sering memilih simpul tertentu dari tree sebagai akarnya
(root ). Sebuah tree bersama-sama dengan root -nya menghasilkan sebuah graf berarah yang
disebut sebuah rooted-tree. Beberapa is ee:
• Parent dari simpul v (selain root ) adalah simpul u yang unik sedemikian sehingga ada
sebuah garis-hubung berarah dari u ke v. Jika u parent dari v maka v adalah child dari u
• Siblings adalah simpul-simpul dengan parent yang sama
• Ancestors dari suatu simpul (selain root ) adalah simpul-simpul pada lintasan dari root ke
simpul tersebut, diluar simpul itu sendiri dan termasuk root .
• Descendants dari simpul v adalah simpul-simpul dengan v sebagai ancestor -nya.
• Sebuah simpul dari sebuah tree dise af jika ia tidak memiliki en.
Level dari simpul v adalah panjang dari lintasan yang unik dari root ke simpul tersebut.
level maksimum dari simpul
ebuah tree bias menggambarkan silsilah keturunan dari sebuah keluarga, atau direktori
D
tilah dalam tr
but sebagai le childr
•
Level dari root didefinisikan = 0.
• Height dari rooted tree adalah
S
dalam sebuah komputer seperti yang dilukiskan pada gambar berikut ini.
t t r r e e e e bbuukkaannt t r r e e e e
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 22

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 23/36
Tree di samping menyatakan ekspresi aritmatika
(y + z)⋅(x - y)
Definisi. Rooted-tree disebut sebuah m-ary tree jika setiap simpul internal tidak memiliki
lebih dari m children. Sebuah tree disebut full m-ary tree jika setiap simpul internal memiliki
tepat m children. Khususnya, m-ary tree dengan m = 2 disebut sebagai binary tree.
Teorema. Tree dengan n simpul memiliki (n – 1) buah garis hubung.
Teorema. e dengan i-buah simpul internal mengandung n = mi + 1 simpul.
Pohon Pencari Biner (Binary Search Tree )
inary search tree (BST) berguna untuk melakukan pencarian besar-besaran pada daftar item
da suatu
mpul lebih besar daripada kunci lain pada subtree kiri dan sekaligus lebih kecil daripada
math, computer, power,
++
Full m-ary tre
B
tertentu. BST adalah sebuah binary tree yang masing-masing child dari simpul ditentukan
sebagai child kanan atau kiri, dan masing-masing simpul dilabeli dengan sebuah key. Saat
membuat tree tersebut, simpul-simpul diberi kunci sedemikian hingga kunci pa
si
semua simpul pada subtree kanan. Sebagai contoh, BST untuk string
north, zoo, dentist, book diberikan pada diagram berikut.
--
y y zz xx y y
⋅
//
uussrr
bbiinn ssppooooll llss
bbiinn temp
UUwweess
T T iinnii BBoonnoo
FrFraannkk y y JJoonnii PPeettrraa
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 23

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 24/36
Untuk melakukan pencarian sebuah item pada BST, kita dapat memulai dari root dan
membandingkan key-nya dengan x key, kita teruskan ke child kiri dari
simpul tersebut, dan jika x lebih besar dari key, kita teruskan ke sebelah kanan. Prosedur
tersebut diulang terus sampai kita m muka yang kita cari atau kita tidak dapat
meneruskannya lebih lanjut lagi. Untuk n item, pencarian dapat dibentuk dengan jumlah
ngkah maksimumsebesar ⎡log(n + 1)⎤
• Kompresi data dengan pohon pengkode Huffman ( Huffman coding trees)
pembentang (spanning tree) dari G
ada
Catatan ng dari G=(V , E ) adalah graf terhubung pada V dengan jumlah
garis m
ongan
ang akan menghubungkan seluruh perpustakaan di universitas yang ada di Boston. Berikut
x
. Jika x lebih kecil dari
ene n item
la
Aplikasi dari Tree
Ada sejumlah aplikasi penting dari tree, diantaranya :
• Optimasi jaringan dengan pohon pembentang minimum (minimum spanning trees)
• Penyelesaian masalah dengan proses lacak-balik pada pohon keputusan (backtracking
in decision trees)
Definisi. Misalkan G sebuah graf sederhana. Pohon
lah sebuah sub-graf dari G yang merupakan tree yang berisi setiap simpul dari G.
: Pohon pembenta
inimum = (|V | - 1).
Contoh 8.23: Ketika musim dingin, suhu di Boston bisa menjadi sangat dingin, sehingga
keenam buah universitas di wilayah ini memutuskan untuk membangun sistem terow
y
ini adalah graf lengkap dari rancangan (awal) terowongan tersebut.
mmaatthh
ccoommppuutteerr ppoowweerr
ddeennttiisstt nnoorrtthh bbooookk zzoooo
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 24

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 25/36
Akan ada suatu pohon pembentang dari graf ini yang menghubungkan seluruh perpustakaan
dengan jumlah terowongan yang minimum. Sebagai contoh, pohon pembentang berikut ini
yang menyatakan lima buah terowongan sudah cukup untuk menghubungkan ke enam buah
perpustakaan.
Masalah berikutnya adalah bagaimana cara menentukan sistem terowongan tersebut dengan
biaya semurah mungkin. Inilah yang disebut sebagai masalah pohon pembentang minimum
(MST- Minimum Spanning Tree). MST pada graf terhubung dan dengan pembobot adalah
sebuah pohon pembentang yang mempunyai jumlah bobot paling kecil. Jika diberikan sebuah
BBrraannddeeiiss UUnniivv HHaarrvvaarrdd UUnniivv
MMIIT T
T T uuffttss UUnniivv BBoossttoonn UUnniivv
UUnniivv MMaassss
BBrraannddeeiiss UUnniivv HHaarrvvaarrdd UUnniivv
MMIIT T
T
T uuffttss UUnniivv
BBoossttoonn UUnniivv
UUnniivv MMaassss
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 25

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 26/36
grf terbobot, bagaimana cara menentukan MST? Berikut ini graf seperto contoh diatas tetapi
dengan bobot yang menyatakan biaya pembangunan terowongan dalam Milyar rupiah.
ranya
ang akan kita bahas adalah algoritma Prim dan algoritma Kruskal.
Algoritma Prim
Berikut ini langkah-langkah dalam algoritma Prim :
• Mulai dengan memilih suatu garis dengan bo terkecil, dan letakkan pada pohon
pembentang,
• Secara berurutan tambahkan pada garis-hubung dengan bobot minimum yang
terhubung pada simpul yan elah ada pada tree dan tidak membentuk sirkit sederhana
dengan garis-garis yang tel da pad ee
• Berhenti saat (n – 1) buah garis-hubung telah ditambahkan.
lgoritma Kruskal
tidak
embutuhkan garis-hubung baru untuk dihubungkan ke simpul yang telah ada pada tree.
BBrraannddeeiiss
Dengan melihat graf diatas, diperoleh bahwa biaya termurah adalah 20 Milyar rupiah.
Untuk graf dengan ukuran besar, diperlukan algoritma untuk mencari MST. Dua dianta
y
bot
g t
ah a a tr
A
Algoritma Kruskal identik dengan algoritma Prim, kecuali bahwa algoritma ini
m
UUnniivv HHaarrvvaarrdd UUnniivv
MMIIT T
T T uuffttss UUnniivv BBoossttoonn UUnniivv
UUnniivv MMaassss
7
8 4
2
9 53
64
9 4 65
4
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 26

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 27/36
Kedua algoritma dijamin dapat menghasilkan pohon pembentang yang minimum dari graf
terhubung dan terboboti.
Lacak Balik Pada Pohon Keputusan
Poh
dengan keputusan/tindakan, dengan sub-tree pada simpul-simpul tersebut adalah semua hasil
dar e
pengam
kepada ah berkaitan dengan lintasan dari root ke
leaf
erdapat sekelompok masalah yang memerlukan exhaustive search dari seluruh
n guna mendapatkan pemecahan. Kita dapat menyelesaikan
backtracking).
enya: Kita mulai pada root dari pohon keputusan, lalu bergerak turun, yakni, membuat
da situasi dimana tidak ada solusi
ana cara menempatkan n buah queen pada papan
×n sedemikian hingga tidak ada dua queen dapat saling menangkap/
on keputusan adalah suatu rooted-tree dimana masing-masing simpul internal berkaitan
i k putusan yang mungkin. Pohon keputusan dapat dipakai untuk memodelkan suatu
bilan keputusan terhadap masalah tertentu, dimana rangkaian keputusan membawa
suatu solusi. Kemungkinan solusi dari masal
dari pohon keputusan.
T
kemungkinan rangkaian keputusa
masalah yang demikian dengan membuat pohon keputusan yang lengkap dan kemudian
menentukan lintasan dari root ke leave yang berkorespondensi dengan solusi dari masalah
tersebut. Dalam beberapa kasus, efisiensi dari prosedur ini dapat meningkat secara dramatis
dengan tenik lacak balik (
Id
rangkaian keputusan, sampai tercapai solusi atau sampai pa
yang didapatkan. Dalam kasus terakhir, lacak-balik ke parent dari simpul terkini dan ambil
lintasan lain turun darinya. Jika seluruh lintasan dari simpul ini telah dikaji, lacak-balik ke
parent -nya. Teruskan prosedur sampai kita mendapatkan solusi atau tidak terdapat solusi
(tidak ada lagi lintasan yang dapat dicoba).
Contoh 8.24 : [Masalah n-queen] Bagaim
catur berukuran n
memakan?
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 27

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 28/36
Sebuah queen dapat bergerak dalam sejumlah
petak secara horizontal, vertikal, dan
diagonal.
Disini petak target yang mungkin dari queen
Q ditandai dengan X.
X X XX X X
X X X
X X X Q X X X X
X X X
X X X
X X X
X X
Jelaslah bahwa pada suatu solusi dari masalah n-queen, akan ada tepat satu queen pada
masing-masing kolom dari papan. Oleh karena itu, kita dapat menggambarkan solusi dari
masalah ini sebagai rangkaian dari n buah keputusan :
Keputusan 1: Tempatkan queen pada kolom ke-1
Keputusan 2: Tempatkan queen pada kolom ke-2
….
…
Keputusan n: Tempatkan queen pada kolom ke-n
Kita sekarang akan menyelesaikan masalah 4-queens menggunakan metoda backtracking.
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 28

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 29/36
Papan Kosong
at queen ke-1
Tempat queen ke-2
Tempat queen ke-4
dapat memainkan suatu game anatara komputer dengan manusia sebagai lawannya.
Contoh 8.25: Pada permulaan permainan, ada 7 buah koin diatas meja. Pemain pertama
mendapat giliran pertama, kemudian pemain ke-2, dst, bergantian. Setiap mendapat giliran,
pemain mengambil 1, 2, atau 3 koin. Pemain yang dapat mengambil seluruh koin tersisa
adalah yang keluar sebagai pemenangnya
Marilah kita asumsikan bahwa komputer (C) merupakan pemain pertama yang harus
melakukan pergerakan pertama. Kemudian permainan dapat gambarkan sebagai rangkaian
dari keputusan, dimana keputusan pertama oleh komputer, ke-2 oleh manusia, ke-3 oleh
komputer , dst. Sampai seluruh koin habis diambil. Komputer ingin membuat keputusan yang
Temp
Tempat queen ke-3
Kita dapat juga menggunakan metoda backtracking untuk menuliskan program “pintar” yang
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 29

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 30/36
menjamin selalu ada ditangannya. Asumsikan bahwa pemain manusia
(H) selalu mencari pergerakan yang optimal.
Komputer harus mulai dengan mengambil 3 buah koin agar terjamin dia akan selalu menang .
Un lebih kompleks dan menarik seperti catur, tidak mungkin
emeriksa setiap kemungkinan urutan pergerakan. Pemain komputer hanya melihat beberapa
ang berbeda, kita dapat menghemat memori dan
ereduksi waktu transmisi dengan cara menggunakan kode yang panjangnya dapt diubah
mengkodekan karakter “e” dengan bit “0”, “a” dengan “1”, dan “t” dengan “01”. Bagaimana
bahwa kemenangan
tuk permainan lain yang
m
jumlah pergerakan tertentu ke depan dan memperkirakan peluang dari kemenangan.
Pohon Pengkode Huffman
Kita biasanya mengkodekan suatu string dengan menggunakan kode yang panjangnya tetap
( fixed-length codes) pada seluruh alfabet (mis. 8 bit untuk ASCII). Akan tetapi, jika karakter
yang berbeda muncul dengan frekuensi y
m
(VLC -variable length codes). Ide dasar dari teknik pengkodean ini adalah nya adalah
memakai kode terpendek untuk karakter yang paling sering muncul.
Ada beberapa hal yang harus diperhatikan ketika menggunakan VLC. Misalnya, kita ingin
CC
HH
CC
HH
CC
66
55
44
33 22 11
11 22 33
22 11
CC CC
11 44
22
CC
33
33
55
2211
11
33 22 11
11 22 33
22 11
HH HH HH
33
11
44
33 22 11
11 22 33
22 11
HH HH HH
33
44
33 22 11
11 22 33
22 11
CC CCCC
33
77
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 30

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 31/36
kemudian kita mengkodekan kata “tea”? Dari system ini, maka kodenya adalah “0101”.
Kalau dilihat lebih cermat, kode tersebut rancu, karena kode tersebut bisa juga dihasilkan dari
ata “eat ”, “eaea”, atau “tt ”. Tentu saja kode yang demikian tidak dapat diterima karena
apat menyebabkan kesalahan/ kehilangan informasi.
Untuk menghindari kerancuan ini, kita dapat menggunakan kode prefiks ( prefix code). Pada
kode prefiks, bit string untuk sebuah karakter tidak pernah an menjadi prefiks (bagian
pertama) dari bit string karakter lainnya. Sebagai contoh, pengkodean “e” dengan “0”, “a”
dengan “10”, dan “t ” dengan “11” adalah kode prefiks. Maka, kata “tea” akan dikodekan
sebagai “11010”. Bit string ini adalah unik karena hanya kata tea dan tidak ada kata lain yang
dapat dikodekan dengan hasil yang sama
Kode prefiks dapat disusun dengan bantuan pohon biner, dimana karakter adalah label dari
leaf dalam on ner ebut. Garis dari tree dilabeli sedemikian hingga garis ke child kiri
diberi bit “0” dan ke ichild kanan dengan bit “1”. Bit string yang dipakai untuk mengkodekan
karakter adalah rangkaian label dari garis dalam lintasan yang unik dari root ke leaf ya
ilabeli dengan karakter tersebut. Maka, pohon biner untuk contoh pengkodean “tea” yang
Pada pohon biner ini tidak ada leaf yang dapat menjadi ancestor
dari leaf lainnya. Sehingga, tidak ada kode dari karakter dapat
dari kode karakter lainnya. Inilah yang dimaksud
“eeadfeejjeggebeeggddehhhececddeciedee”
k
d
ak
.
poh bi ters
ng
d
telah dibahas adalah sebagai berikut.
dengan kore prefiks.
Untuk menentukan kode yang optimal (terpendek) dari suatu string, pertama kita harus
mencari frekuensi karakter dalam string tersebut. Ambil contoh string
00 11
00 11 ee
menjadi prefix
aa tt
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 31

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 32/36
String ini berisi 1×a, 1×b, 3×c, 6×d, 15×e, 1×f, 4×g, 3×h, 1×i, dan 2× j. Kita sekarang dapat
menggunakan algoritma Huffman untuk membuat coding tree yang optimal.
Untuk alfabet berisi n huruf, algoritma Huffman mulai dengan n simpul, satu untuk masing-asing huruf, dilabeli dengan huruf dan frekuensinya. Kita kemudian menentukan 2 buah
TEP-1
STEP-3
m
simpul yang paling kecil frekuensinya dan gantikan mereka dengan tree dimana root dilabeli
dengan jumlah dari kedua frekuensi tersebut dan yang dua childrennya adalah dua simpul
yang kita gantikan. Pada langkah berikutnya, kita menentukan 2 frekuensi terendah antara
simpul-simpul tunggal dan root-root dari tree-tree yang telah kita buat. Ini diulang sehingga
kita dapatkan tree tunggal.
S
STEP-2
1
1 11 11 11 22 33 33 44 66 1155
aa bb ff ii cc hh dd ee
22 11 11 22 33 33 44 66 1155
ff ii j j cc hh dd ee 11 11
aa bb
1155 22 22 33 33 44 66 22
j j cc hh gg dd ee 11 11
aa bb
11 11
ff ii
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 32

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 33/36
STEP-4
STEP-5
STEP-6
2
2
2
2
33 33 44 66 1515
cc hh dd ee 11 11
aa bb
22
11 11
ff ii
44
22 22 33
33 44 66 1155
cc
hh dd ee
11 11
aa bb
22
11 11
ff ii
44 55
22 22 33
66 1155
cc
dd ee
11 11
aa bb
22
11 11
ff ii
44 55 77
33 44
hh
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 33

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 34/36
STEP-7
STEP-8
22 22 33
66 1155
cc
dd ee
11 11
aa bb
22
11 11
ff ii
44 55 33 44
hh
77 99
22 22 33
66
1155
cc
dd
ee
11 11
aa bb
22
11 11
ff ii
44 55
33 44
hh
77
99 1133
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 34

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 35/36
STEP-9
TEP-10
22
S
22 33
66
1155 2222
cc
dd
ee
11 11
aa bb
22
11 11
ff ii
44 55
33 44
hh
77
99 1133
3377
22 22 33
66
1155
j j cc
dd
ee
11 11
aa bb
22
11 11
ff ii
44 55
33 44
hh gg
77
99 1133
2222
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 35

5/14/2018 8. Graf, Diagram Pohon Dan Aplikasinya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/8-graf-diagram-pohon-dan-aplikasinya-55a92fa74f39e 36/36
Akhirnya kita bisa mengubahnya menjadi kode prefiks sebagai berikut:
VLC-nya adalah:
a (freq. 1): 00000
b (freq. 1): 00001
c (freq. 3): 0001
d (freq. 6): 011
e (freq. 15): 1
f (freq. 1): 00100
g (freq. 4): 0101
h (freq. 3): 0100
i (freq. 1): 00101
j (freq. 2): 0011
ehingga, string asal “eeadfeejjeggebeeggddehhhececddeciedee” menggunakan
kode dengan panjang tetap, kita memerlukan 4 bit setiap karakternya (ada 10 karakter yang
berbeda). Sehingga, panjang kode dari seluruh string adalah 4⋅37 = 148 bit. Tetapi dengan
VLC, kita hanya membutuhkan
1⋅5 +1⋅5 + 3⋅4 + 6⋅3 + 15⋅1 + 1⋅5 + 4⋅4 + 3⋅4 + 1⋅5 + 2⋅4 = 101 bit.
Dapat diperlihatkan bahwa untuk setiap string yang diberikan, pohon pengkode Huffman
selalu menghasilkan VLC dengan panjang deskripsi yang minimum untuk string tersebut.
00 11
00
S
11 ee
11 00 1100
1100 11
00 11
00 11
00 11
dd
hh
ii ff
cc
bb aa
00
8. Graf, Diagram Pohon dan Aplikasinya - 36