BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI Dalam bab ini dipaparkan beberapa hasil penelitian yang dilakukan para peneliti sebelumnya, pengertian dasar graf, operasi-operasi pada graf, kelas-kelas graf dan dimensi partisi pada graf. Pemaparan tersebut dibagi dalam tiga subbab yaitu tinjauan pustaka, landasan teori, dan kerangka pemikiran. Subbab tinjauan pustaka memuat hasil-hasil penelitian yang telah dilakukan. Subbab landasan teori memuat pengertian dasar graf, operasi-operasi pada graf, kelas-kelas graf dan dimensi partisi pada graf. Subbab kerangka pemikiran memuat prinsipprinsip teori yang dapat menggambarkan langkah dari penelitian ini. 2.1 Tinjauan Pustaka Menurut Javaid dan Shokat [9], dimensi partisi adalah kardinalitas minimum dari k-partisi penyelesaian terhadap V (G). Pada tahun 2000, Chartrand et al. [5] memperoleh beberapa hasil penelitian yaitu 1. pd(g) = 2 jika dan hanya jika G adalah path P n, 2. pd(g) = n jika dan hanya jika G adalah graf lengkap K n, dan 3. untuk graf bipartit lengkap K r,s pd(k r,s ) = r + 1 jika r = s dan pd(k r,s ) = max{r, s} jika r s. Pada tahun 2012, Javaid et al. [10] meneliti dimensi partisi pada graf circulant. Dalam penelitiannya Javaid et al. [10] memperoleh hasil dimensi partisi pada dua families dari graf circulant yaitu C n (1, 3) dan C n (1, 4). Jika C n (1, 3) merupakan families dari graf circulant dengan n 10 maka pd(c n (1, 3)) = 4. Kemudian untuk n 9, jika C n (1, 4) merupakan families dari graf circulant 4

2 maka pd(c n (1, 4)) = 4 ketika n 1(mod 4) dan pd(c n (1, 4)) 5 ketika n 0, 2, 3(mod 4). Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh rumus umum dimensi partisi pada graf antiprisma, graf Mongolian tent dan graf stacked book. 2.2 Landasan Teori Berikut diberikan beberapa definisi yang mendasari penelitian ini, yaitu pengertian dasar graf, operasi-operasi pada graf, kelas-kelas graf, dan dimensi partisi pada graf Pengertian Dasar Graf Pengertian dasar graf meliputi definisi graf, pengertian order dan size, sifat adjacent dan incident, degree dari suatu vertex, u v walk, u v trail, u v path, graf terhubung, circuit, cycle, graf reguler dan jarak. Berikut ini diberikan beberapa definisi dasar graf menurut Chartrand [2]. Definisi Suatu graf G adalah suatu himpunan tak kosong berhingga V disertai dengan relasi R yang irreflexive, symmetric pada V. Graf terdiri dari kumpulan titik-titik yang disebut vertex yang dihubungkan oleh garis yang disebut edge. Sebuah graf harus terdapat minimal sebuah vertex dan dimungkinkan tidak mempunyai edge. Graf yang himpunan edge-nya adalah himpunan kosong dinamakan graf kosong atau null graph. Banyaknya vertex dalam graf G disebut order, dinotasikan dengan V (G) dan banyaknya edge dalam graf G disebut size, dinotasikan dengan E(G). Definisi Jika u dan v adalah sembarang dua vertex dari graf G yang dihubungkan oleh edge e, dinotasikan e = uv maka u dan v dikatakan sebagai vertex yang adjacent sedangkan, vertex u dan v dikatakan sebagai dua vertex yang incident dengan edge e. Misalkan v adalah vertex pada G. Banyaknya edge pada G yang incident dengan v disebut degree dari v. Degree dari v dinotasikan dengan deg(v). 5

3 Definisi Suatu u v walk dari graf G adalah barisan bergantian antara vertex dan edge yang dimulai dari vertex u dan berakhir di vertex v. Suatu u v trail adalah u v walk yang tidak mengulang sebarang edge. Suatu u v path adalah u v walk yang tidak mengulang sembarang vertex. Dua vertex u dan v dalam graf G dikatakan terhubung jika u = v, atau jika u v dan terdapat u v path dalam G. Graf G terhubung jika setiap dua vertex pada G terhubung. Definisi Circuit adalah u v trail dimana u = v dan memuat paling sedikit tiga edge, dengan kata lain suatu circuit harus dimulai dan diakhiri pada vertex yang sama. Suatu circuit yang tidak mengulang sembarang vertex dinamakan cycle. Gambar 2.1. Graf G merupakan graf terhubung Gambar 2.1 merupakan contoh dari graf terhubung dengan V (G) = 5 dan E(G) = 7. Degree setiap vertex pada graf G adalah deg(v 1 ) = deg(v 2 ) = 3, deg(v 3 ) = deg(v 5 ) = 2, dan deg(v 4 ) = 4. Contoh u v walk dalam Gambar 2.1 adalah v 5, v 5 v 1, v 1, v 1 v 2, v 2, v 2 v 1, v 1, v 1 v 4, v 4, sedangkan contoh dari u v trail adalah v 1, v 1 v 2, v 2, v 2 v 4, v 4, v 4 v 1, v 1, v 1 v 5, v 5 dan v 1, v 1 v 2, v 2, v 2 v 4, v 4 adalah contoh dari u v path. Pada Gambar 2.1 v 1, v 5, v 4, v 2, v 3, v 4, v 1 adalah circuit tetapi bukan cycle sedangkan v 1, v 2, v 3, v 4, v 5, v 1 adalah cycle dan merupakan circuit. Suatu circuit belum tentu cycle tetapi suatu cycle pasti merupakan circuit. Definisi graf r-reguler adalah graf yang setiap vertexnya memiliki degree yang sama sebanyak r. 6

4 Definisi jarak diambil dari Chartrand dan Lesniak [3]. Definisi Jarak dari vertex u ke v di G adalah panjang path terpendek dari vertex u ke v, dinotasikan dengan d(u, v). Jika tidak terdapat path yang menghubungkan vertex u dan v maka d(u, v) =. Definisi Misalkan G = (V, E) adalah graf terhubung. Misalkan S V dan terdapat suatu vertex v V (G), maka jarak vertex v terhadap S yang dinotasikan d(v, S) didefinisikan sebagai d(v, S) = min{d(v, x) x S}. Berdasarkan Gambar 2.1 dapat ditunjukkan jarak setiap vertex, yaitu d(v 1, v 2 ) = 1, d(v 1, v 3 ) = 2, d(v 1, v 5 ) = 1, d(v 2, v 3 ) = 1, d(v 2, v 5 ) = 2, dan d(v 3, v 5 ) = 2. Misalkan diambil himpunan bagian S = {v 1, v 3 }, diperoleh d(v 1, S) = 0, d(v 2, S) = 1, d(v 3, S) = 0, d(v 4, S) = 1, dan d(v 5, S) = Operasi pada Graf Suatu graf dapat dibentuk dengan cara menggunakan operasi-operasi dalam graf yaitu, union, join dan hasil kali Cartesian yang didefinisikan oleh Chartrand et al. [6]. Definisi Union dari G 1 dan G 2 yang dinotasikan G 1 G 2 adalah graf dengan V (G 1 G 2 ) = V (G 1 ) V (G 2 ) dan E(G 1 G 2 ) = E(G 1 ) E(G 2 ). Gambar 2.2(a) adalah graf G 1 dan G 2. Gambar 2.2(b) menunjukkan operasi union dari G 1 dan G 2. Gambar 2.2. (a) Graf G 1 dan G 2 dan (b) union G 1 dan G 2 7

5 Definisi Join dari G 1 dan G 2 yang dinotasikan G 1 + G 2 adalah graf yang terdiri dari union G 1 G 2 bersama-sama dengan semua edge v i v j, dimana v i V (G 1 ) dan v j V (G 2 ) dengan i, j = 1, 2, 3,.... Definisi Hasil kali Cartesian dari G 1 dan G 2 yang dinotasikan G 1 G 2 merupakan graf yang memiliki himpunan vertex V (G 1 ) V (G 2 ) dan dua vertex (u 1, u 2 ) dan (v 1, v 2 ) adjacent dalam G 1 G 2 jika dan hanya jika u 1 = v 1 dan u 2 v 2 E(G 2 ), atau u 2 = v 2 dan u 1 v 1 E(G 1 ). Join dari graf G 1 dan G 2 ditunjukkan pada Gambar 2.3(a), dan Gambar 2.3(b) menunjukkan operasi hasil kali Cartesian dari G 1 dan G 2. Gambar 2.3. (a) join G 1 dan G 2 dan (b) hasil kali Cartesian G 1 dan G Kelas-Kelas Graf Graf dapat dibagi ke dalam kelas-kelas graf, antara lain path, graf lengkap, graf tree, graf star, graf antiprisma, graf Mongolian tent, graf book, graf stacked book, graf prisma, dan lain sebagainya. Berikut diuraikan definisi dari kelas graf antiprisma, graf Mongolian tent, dan graf stacked book. Bača et al. [1] mendefinisikan pengertian graf antiprisma, Lee [11] mendefinisikan pengertian graf Mongolian tent, sedangkan Gallian [7] mendefinisikan pengertian graf stacked book sebagai berikut. Definisi Graf antiprisma dinotasikan A n dengan n 3 adalah suatu graf reguler berdegree 4 dengan jumlah vertex 2n dan jumlah edge 4n. Tersusun 8

6 atas C n luar dan dalam kemudian antara kedua cycle dihubungkan oleh edge v i u i dan v i u 1+i(mod n) untuk i = 1, 2, 3,..., n. Gambar 2.4 adalah contoh dari graf antiprisma A n dengan n 3. Gambar 2.4. Graf antiprisma A n Definisi Graf Mongolian tent dinotasikan M m,n adalah suatu graf hasil kali Cartesian P m P n, n bilangan ganjil, dan menambahkan satu vertex di atas grid kemudian menggabungkan setiap vertex ganjil pada baris pertama P m P n dengan vertex tersebut. Gambar 2.5 adalah contoh dari graf Mongolian tent M m,n dengan m 2 dan n 3. Gambar 2.5. Graf Mongolian tent M m,n 9

7 Definisi Graf stacked book dinotasikan B m,n adalah suatu graf hasil kali Cartesian S m P n dengan S m adalah graf bintang dengan m + 1 vertex dan P n adalah path dengan n vertex. Gambar 2.6 adalah contoh dari graf stacked book B m,n dengan m 3 dan n 2. Gambar 2.6. Graf stacked book B m,n Dimensi Partisi Berikut ini diberikan definisi dan lema dimensi partisi menurut Chartrand et al. [5]. Definisi Misalkan G adalah graf terhubung. Untuk suatu subhimpunan S i pada V (G) dan suatu vertex v pada G, jarak antara v dan S i didefinisikan sebagai d(v, S i ) = min{d(v, x) x S i }, 1 i k. Selanjutnya, untuk suatu k-partisi terurut Π = {S 1, S 2,..., S k } pada V (G) dan suatu vertex v pada G, representasi v terhadap Π didefinisikan sebagai r(v Π) = (d(v, S 1 ), d(v, S 2 ),..., d(v, S k )). Himpunan Π disebut partisi pembeda jika r(v Π) berbeda, untuk setiap v V (G). Kardinalitas minimum dari k-partisi pembeda terhadap V (G) disebut dimensi partisi dari G yang dinotasikan dengan pd(g). Lema Misalkan G adalah graf terhubung dengan order n 2, maka pd(g) = 2 jika dan hanya jika G = P n. 10

8 Lema Misalkan Π partisi pembeda dari graf G dengan u, v V (G). Jika d(u, w) = d(v, w) untuk setiap w V (G) {u, v}, maka u dan v termuat pada kelas partisi yang berbeda. Bukti. Misalkan Π = {S 1, S 2,..., S k }, dengan u dan v termuat pada kelas partisi yang sama pada Π, misal S i, maka d(u, S i ) = d(v, S i ) = 0. Karena d(u, w) = d(v, w) untuk setiap w V (G) {u, v}, maka d(u, S j ) = d(v, S j ) untuk 1 j i k. Sehingga, r(u Π) = r(v Π) dan Π bukan merupakan partisi pembeda. Gambar 2.7. Path P 4 Sebagai contoh, akan dicari dimensi partisi dari path P 4 pada Gambar 2.7 dengan himpunan vertex V (P 4 ) = {v 1, v 2, v 3, v 4 }. Misalkan Π = {S 1, S 2 }, dengan S 1 = {v 1, v 2 }, dan S 2 = {v 3, v 4 }, diperoleh representasi untuk setiap vertex pada graf P 4 terhadap Π adalah sebagai berikut. r(v 1 Π) = (0, 2), r(v 3 Π) = (1, 0), r(v 2 Π) = (0, 1), r(v 4 Π) = (2, 0). Sembarang vertex v di P 4 mempunyai representasi r(v Π) yang berbeda sehingga terdapat 2-partisi pembeda. Jadi, dimensi partisi dari graf P 4 adalah pd(p 4 ) = Kerangka Pemikiran Berdasarkan landasan teori yang telah diberikan, dapat disusun suatu kerangka pemikiran untuk menyelesaikan permasalahan dalam penelitian ini. Konsep Chartrand et al. [4] digunakan untuk menentukan dimensi partisi pada graf antiprisma, graf Mongolian tent, dan graf stacked book. Langkah pertama adalah membagi himpunan vertex pada graf G menjadi k-partisi pembeda yang mungkin dinotasikan dengan Π. Selanjutnya, menghitung jarak setiap vertex pada 11

9 graf tersebut terhadap Π, dinotasikan r(v Π). Jika minimal terdapat dua vertex memiliki representasi yang sama terhadap Π maka himpunan vertex disusun kembali menjadi k-partisi yang baru. Langkah tersebut dilakukan sampai setiap vertex di G mempunyai representasi yang berbeda terhadap Π. Terakhir, menentukan kardinalitas minimum dari k-partisi yang mungkin, sehingga diperoleh dimensi partisi pada graf antiprisma, graf Mongolian tent, dan graf stacked book. Untuk mempermudah proses pengerjaan, peneliti menggunakan tabel pada microsoft excel. Tujuan menggunakan tabel pada microsoft excel adalah untuk mempermudah dalam menentukan pola partisi. Setiap pola diberi warna sehingga tersusun suatu pola terurut yang nantinya digunakan untuk menentukan rumus umum. Untuk membuat suatu teorema, diperlukan beberapa lema sebagai pendukung. Dalam Chartrand et al. [5] dijelaskan lema yang berkaitan dengan dimensi partisi. Lema tersebut yang digunakan sebagai acuan untuk menyusun dan membuktikan dimensi partisi pada graf Mongolian tent dan graf stacked book. Sedangkan, untuk membuktikan dimensi partisi pada graf antiprisma penulis menggunakan pembuktian dengan pola umum tanpa menggunakan lema. 12