OPERASI PADA GRAF FUZZY

Transkripsi

1 OPERASI PADA GRAF FUZZY Budi Setiawan, Prof. Dr. Dwi Juniati, M.Si. Jurusan Matematika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Surabaya Jalan Ketintang Surabaya ABSTRAK Pada operasi graf fuzzy, dipelajari empat operasi pada graf fuzzy diantaranya operasi gabungan, join, hasil kali silang dan komposisi. Pada tulisan ini, dibahas mengenai subgraf fuzzy parsial. Misal G 1 = V 1, σ G1, μ G1 dan G 2 = σ i adalah fungsi keanggotaan dari V i, dan μ i adalah fungsi keanggotaan dari V i V i, i = 1,2. Maka G 1 G 2 = V 1 V 2, σ G1 G 2 σ G1 G 2 = σ G1 σ G2 dan μ G1 G 2 = μ G1 μ G2 merupakan graf fuzzygabungan,g 1 + G 2 = V 1 V 2, σ G1 +G 2 σ G1 +G 2 = σ G1 + σ G2 dan μ G1 +G 2 = μ G1 + μ G2 merupakan graf fuzzy join, G 1 G 2 = V 1 V 2, σ G1 G 2 σ G1 G 2 = σ G1 σ G2 dan μ G1 G 2 = μ G1 μ G2 merupakan graf fuzzy hasil kali silang dan G 1 G 2 = V 1 V 2, σ G1 G 2, μ G1 G 2 σ G1 G 2 = σ G1 σ G2 dan μ G1 G 2 = μ G1 μ G2 merupakan graf fuzzy komposisi. Kata kunci : graf fuzzy, operasi graf fuzzy, subgraf fuzzy parsial. PENDAHULUAN Teori graf fuzzy pertama kali diperkenalkan oleh Azriel Rosenfeld pada tahun 1975 yang merupakan suatu perluasan dari teori graf dan himpunan fuzzy. Telah dipelajari sebelumnya pada skripsi Rika Juwita Sari mengenai graf fuzzy M-strong dan membahas tentang bagaimana sifat graf fuzzy M-strong ketika dioperasikan. Pada tulisan ini akan membahas mengenai pengertian graf fuzzy secara umum, dilanjutkan operasi gabungan, join, hasil kali silang dan komposisi pada graf fuzzy. KAJIAN TEORI 2.1 Himpunan Himpunan Tegas Definisi [3] Himpunan tegas adalah himpunan yang terdefinisi secara tegas, artinya bahwa untuk setiap elemen dalam semestanya selalu dapat ditentukan secara tegas apakah elemen tersebut merupakan anggota dari himpunan tersebut atau tidak. Definisi [3] Jika setiap anggota himpunan A merupakan anggota himpunan B maka A dikatakan sebagai himpunan bagian (subset) dari B dan dinotasikan A B. Definisi Gabungan dua himpunan A dan B (ditulis A B) adalah himpunan semua anggota A atau B, yaitu A B = {x x A atau x B} atau A B = {x x A x B}. Definisi Irisan dua himpunan A dan B (ditulis A B) adalah himpunan semua anggota A yang juga menjadi anggota B, yaitu A B = {x x A dan x B} atau A B = {x x A x B}. Definisi Selisih himpunan A dari himpunan B (ditulis A B) adalah himpunan yang anggotaanggotanya adalah semua anggota A yang bukan anggota B, yaitu A B = {x x A dan x B} atau A B = x x A x B. Definisi Jumlah dua himpunan A dan B (ditulis A + B) adalah himpunan semua anggota (A B) tetapi bukan anggota (A B), yaitu A + B = {x x A B dan x A B }. Definisi Misalkan A dan B merupakan himpunan tidak kosong, maka hasil kali silang dari A dan B yang dinotasikan A x B, didefinisikan oleh: A B = {(a, b) a A, b B}.

2 2.1.2 Himpunan Fuzzy (Fuzzy Set) Definisi Himpunan fuzzy A pada X dikatakan subset dari himpunan fuzzy B pada X, jika dan hanya jika μ A x μ B (x), x X. Catatan : Bisa juga μ A (x) ditulis A(x) dan μ B (x) ditulis B(x). Definisi Diberikan dua himpunan fuzzy A dan B pada semesta X, A B dan A B adalah himpunan-himpunan fuzzy pada X yang derajat keanggotaannya didefinisikan untuk semua x X oleh persamaan : μ A B x = μ A x μ B x = max μ A x, μ B x, x X dan μ A B x = μ A x μ B x = min μ A x, μ B x, x X. 2.2 Graf Definisi [4] Sebuah graf G berisikan dua himpunan yaitu himpunan berhingga tidak kosong V(G) dari obyek-obyek yang disebut titik dan himpunan berhingga (mungkin kosong) E(G) yang elemenelemennya disebut sisi sedemikian hingga setiap elemen e dalam E(G) merupakan pasangan tidak terurut dari titik-titik di V(G). Himpunan titik dari graf G dinotasikan V(G), dan himpunan sisi dari graf G dinotasikan E(G). Definisi [4] Dua sisi atau lebih yang menghubungkan pasangan titik yang sama disebut sisi rangkap (multiple edges) dan sebuah sisi yang menghubungkan sebuah titik ke dirinya sendiri disebut gelung (loop). Graf tanpa loop dan tanpa sisi rangkap disebut graf sederhana (simple graphs). Definisi [4] Misalkan u dan v adalah dua titik di G dan e = (u, v) adalah sebuah sisi di G, bisa ditulis e = (uv). Kita katakan : titik u dan v berhubungan langsung (adjacent) di G ; sisi e menghubungkan (joining) titik u dan v di G ; u dan v titik-titik akhir sisi e ; sisi e terkait (incident) titik v dan juga titik u. Definisi [4] Sebuah graf H disebut graf bagian dari graf G, ditulis H G, jika V(H) V(G) dan E(H) E(G). Definisi [4] Misalkan G adalah graf, dan misalkan v adalah suatu titik dari G. Derajat titik v adalah banyaknya sisi yang terkait titik v ( catatan setiap loop dihitung dua kali), dan dinotasikan oleh d(v). Definisi [2] Diberikan graf G dan graf H, himpunan titik V(G) dan himpunan titik V(H) saling asing. Gabungan graf G dan graf H dinotasikan G H dan didefinisikan oleh : i. V G H = V(G) V(H). ii. E G H = E(G) E(H). Definisi [2] Misalkan diberikan graf G dan graf H, himpunan titik V(G) dan himpunan titik V(H) saling asing. Join graf G dan graf H yang dinotasikan G + H didefinisikan oleh : i. V G + H = V(G) V(H). ii. E G + H = E G E H {(g, h) g G, h H}. Definisi [2] Hasil kali silang graf G 1 dan graf G 2 adalah graf yang dinotasikan G = G 1 G 2 dan mempunyai himpunan titik V G = V(G 1 ) V(G 2 ), dan dua titik (u 1, u 2 ) dan (v 1, v 2 )dari graf G terhubung langsung 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 ). Definisi [2] Komposisi graf G 1 dan graf G 2 adalah graf yang dinotasikan G = G 1 G 2 dan mempunyai himpunan titik V G = V(G 1 ) V(G 2 ), dan dua titik (u 1, u 2 ) dan (v 1, v 2 ) dari graf G terhubung langsung apabila : u 1 dan v 1 terhubung langsung atau u 1 = v 1 dan u 2 terhubung langsung v 2. PEMBAHASAN 3.1 Pengertian Graf Fuzzy Graf fuzzy diperoleh memberi bobot atau derajat keanggotaan pada titik-titik (vertex) dan pada sisi-sisi (edge) dari suatu graf. Definisi Graf fuzzy G = V, σ G, μ G adalah himpunan berhingga titik tak kosong V σ G adalah himpunan fuzzy pada V fungsi keanggotaan σ dan μ G adalah himpunan fuzzy pada V V fungsi keanggotaan μ, sedemikian sehingga : µ x, y = µ xy σ x σ y, x, y V, menyatakan minimum dari σ x dan σ y. σ G disebut himpunan titik fuzzy graf G, dan μ G disebut himpunan sisi fuzzy graf G.

3 Definisi Graf fuzzy H = V, v H, t H disebut subgraf fuzzy parsial dari graf fuzzy G = V, σ G, μ G jika : i. v(x) σ(x), x V(G). ii. t(xy) μ xy, xy V V. 3.2 Operasi Pada Graf Fuzzy Gabungan dan Join Pada Graf Fuzzy Definisi σ i adalah fungsi keanggotaan V i, dan μ i adalah fungsi keanggotaan V i V i, i = 1,2. Didefinisikan gabungan fungsi keanggotaan G 1 dan G 2 sebagai berikut : i. σ 1 σ 2 u = σ 1 (u) jika u V 1 \V 2, σ 1 σ 2 u = σ 2 (u) jika u V 2 \V 1, dan σ 1 σ 2 u = σ 1 u σ 2 u = max σ 1 u, σ 2 u jika u V 1 V 2, ii. μ 1 μ 2 uv = μ 1 (uv) jika uv E 1 \E 2, μ 1 μ 2 uv = μ 2 (uv) jika uv E 2 \E 1, dan μ 1 μ 2 uv = μ 1 uv μ 2 uv = max μ 1 uv, μ 2 uv jika uv E 1 E 2, E i adalah himpunan sisi graf G i, i = 1,2. Proposisi σ i adalah fungsi keanggotaan V i, dan μ i adalah fungsi keanggotaan V i V i, i = 1,2. Maka G 1 G 2 = V 1 V 2, σ G1 G 2 σ G1 G 2 = σ G1 σ G2 dan μ G1 G 2 = μ G1 μ G2 merupakan graf fuzzy dan disebut graf fuzzy gabungan. Bukti : Misalkan uv E 1 \E 2, i. Jika u, v V 1 \V 2 ; maka μ 1 μ 2 uv = μ 1 uv. σ 1 u σ 1 v. ii. Jika u V 1 \V 2 dan v V 1 V 2 ; maka μ 1 μ 2 uv = μ 1 uv σ 1 u σ 1 v σ 1 u σ 1 v σ 2 v. iii. Jika u, v V 1 V 2 ; maka μ 1 μ 2 uv = μ 1 uv σ 1 u σ 1 v Misalkan uv E 2 \E 1, i. Jika u, v V 2 \V 1 ; maka μ 1 μ 2 uv = μ 2 uv σ 2 u σ 2 v. ii. Jika u V 2 \V 1 dan v V 1 V 2 ; maka μ 1 μ 2 uv = μ 2 uv σ 2 u σ 2 v σ 2 u σ 1 v σ 2 v. iii. Jika u, v V 1 V 2 ; maka μ 1 μ 2 uv = μ 2 uv σ 2 u σ 2 v Misalkan uv E 1 E 2 ; maka μ 1 μ 2 uv = μ 1 uv μ 2 uv σ 1 u σ 1 v σ 2 u σ 2 v σ 1 u σ 2 u σ 1 v σ 2 v σ 1 σ 2 u σ 1 σ 2 v. Maka G 1 G 2 = V 1 V 2, σ G1 G 2 σ G1 G 2 = σ G1 σ G2 dan μ G1 G 2 = μ G1 μ G2 merupakan graf fuzzy dan disebut graf fuzzy gabungan. Teorema Jika G merupakan graf gabungan dari dua graf G 1 dan graf G 2, maka setiap subgraf fuzzy parsial dari G adalah gabungan dari subgraf fuzzy parsial dari G 1 dan subgraf fuzzy parsial dari G 2. Definisi diasumsikan V 1 V 2 =, σ i adalah fungsi keanggotaan dari V i, dan Didefinisikan join fungsi keanggotaan G 1 dan G 2 sebagai berikut : σ 1 + σ 2 u = σ 1 σ 2 (u) u V 1 V 2 ; (μ 1 + μ 2 ) uv = μ 1 μ 2 uv jika uv E 1 E 2, dan (μ 1 + μ 2 ) uv = σ 1 u σ 2 v

4 = min σ 1 u, σ 2 v jikauv E. E adalah himpunan semua garis yang menggabungkan titik-titik dari V 1 titik-titik dari V 2. Proposisi Misal G 1 = V 1, σ G1, μ G1 dan G 2 = diasumsikan V 1 V 2 =, σ i adalah fungsi keanggotaan dari V i, dan Maka G 1 + G 2 = V 1 V 2, σ G1 +G 2 σ G1 +G 2 = σ G1 + σ G2 dan μ G1 +G 2 = μ G1 + μ G2 merupakan graf fuzzy dan disebut graf fuzzy join. Teorema Misalkan G 1 = V 1, E 1 dan G 2 = V 2, E 2 adalah graf. Misal V 1 V 2 =, dan σ G1, σ G2, μ G1, μ G2 berturut-turut merupakan subset fuzzy V 1, V 2, E 1, E 2. Maka V 1, σ G1, μ G1 V 2, σ G2, μ G2 = V 1 V 2, σ G1 G 2 adalah subgraf fuzzy parsial dari G 1 G 2 jika dan hanya jika V 1, σ G1, μ G1 dan V 2, σ G2, μ G2 berturut-turut adalah subgraf fuzzy parsial dari G 1 dan G 2. Teorema Misalkan G 1 = V 1, E 1 dan G 2 = V 2, E 2 adalah graf. Misal V 1 V 2 =, dan σ G1, σ G2, μ G1, μ G2 berturut-turut merupakan subset fuzzy V 1, V 2, E 1, E 2. Maka V 1, σ G1, μ G1 + V 2, σ G2, μ G2 = V 1 V 2, σ G1 +G 2 adalah subgraf fuzzy parsial dari G 1 + G 2 jika dan hanya jika V 1, σ G1, μ G1 dan V 2, σ G2, μ G2 berturut-turut adalah subgraf fuzzy parsial dari G 1 dan G Hasil kali silang dan Komposisi Pada Graf Fuzzy Definisi Misal G 1 = V 1, σ G1, μ G1 dan G 2 = V 2, σ G2, μ G2 adalah graf fuzzy, Didefinisikan hasil kali silang fungsi keanggotaan G 1 dan G 2 sebagai berikut : u 1, u 2 V 1 V 2, σ 1 σ 2 u 1, u 2 = σ 1 u 1 σ 2 u 2 = min σ 1 u 1, σ 2 u 2 ; u V 1, u 2 v 2 E 2, µ 1 µ 2 u, u 2 u, v 2 = σ 1 u µ 2 u 2 v 2 = min σ 1 u, µ 2 u 2 v 2 ; w V 2, u 1 v 1 E 1, µ 1 µ 2 u 1, w v 1, w = σ 2 w µ 1 u 1 v 1 = min σ 2 w, µ 1 u 1 v 1. Proposisi Misal G 1 = V 1, σ G1, μ G1 dan G 2 = V 2, σ G2, μ G2 adalah graf fuzzy, Maka G 1 G 2 = V 1 V 2, σ G1 G 2 σ G1 G 2 = σ G1 σ G2 dan μ G1 G 2 = μ G1 μ G2 merupakan graf fuzzy dan disebut graf fuzzy hasil kali silang. Teorema Misalkan G adalah hasil kali silang graf G 1 dan graf G 2. Misal V 1, σ G1, μ G1 V 2, σ G2, μ G2 = V 1 V 2, σ G1 G 2 adalah subgraf fuzzy parsial dari G. Maka V 1, σ G1, μ G1 dan V 2, σ G2, μ G2 adalah subgraf fuzzy parsial dari G 1 dan G 2 jika dan hanya jika memenuhi tiga persamaan yang mempunyai solusi untuk x i, y j, z jk, dan w ih V 1 = {v 11, v 12,, v 1n } dan V 2 = {v 21, v 22,, v 2m } : 1) x i y j = σ(v 1i, v 2j ), i = 1,..., n: j = 1,..., m; 2) x i z jk = µ v 1i, v 2j v 1i, v 2k, i = 1,..., n; j, k sedemikian sehingga v 2j v 2k E 2 ; 3) y j w ih = µ v 1i, v 2j v 1h, v 2j, j = 1,..., m; i, h sedemikian sehingga v 1i, v 1h E 1. Definisi Misal G 1 = V 1, σ G1, μ G1 dan G 2 = Didefinisikan komposisi fungsi keanggotaan G 1 dan G 2 sebagai berikut : (u 1, u 2 ) V 1 V 2, σ 1 σ 2 u 1, u 2 = σ 1 u 1 σ 2 u 2 = min σ 1 u 1, σ 2 u 2 ; u V 1, u 2 v 2 E 2, μ 1 μ 2 u, u 2 u, v 2 = σ 1 u μ 2 u 2 v 2 = min σ 1 u, μ 2 u 2 v 2 ; w V 2, u 1 v 1 E 1,

5 μ 1 μ 2 u 1, w v 1, w = σ 2 w μ 1 u 1 v 1 = min σ 2 w, μ 1 u 1 v 1 ; u 1, u 2 (v 1, v 2 ) E \E, μ 1 μ 2 u 1, u 2 v 1, v 2 = σ 2 u 2 σ 2 v 2 μ 1 u 1 v 1 = min σ 2 u 2, σ 2 v 2, μ 1 u 1 v 1. Dengan E = u, u 2 u, v 2 u V 1, u 2 v 2 E 2 u 1, w v 1, w w V 2, u 1 v 1 E 1 u 1, u 2 v 1, v 2 u 1 v 1 E 1, u 2 v 2 dan E = u, u 2 u, v 2 u V 1, u 2 v 2 E 2 u 1, w v 1, w w V 2, u 1 v 1 E 1. Proposisi Maka G 1 G 2 = V 1 V 2, σ G1 G 2, μ G1 G 2 σ G1 G 2 = σ G1 σ G2 dan μ G1 G 2 = μ G1 μ G2 merupakan graf fuzzy dan disebut graf fuzzy komposisi. SIMPULAN 4.1 Simpulan Berdasarkan pembahasan sebelumnya, diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. σ i adalah fungsi keanggotaan dari V i, dan μ i adalah fungsi keanggotaan dari V i V i, i = 1,2. Maka : a. G 1 G 2 = V 1 V 2, σ G1 G 2 σ G1 G 2 = σ G1 σ G2 dan μ G1 G 2 = μ G1 μ G2 merupakan graf fuzzy dan disebut graf fuzzy gabungan. b. G 1 + G 2 = V 1 V 2, σ G1 +G 2 σ G1 +G 2 = σ G1 + σ G2 dan μ G1 +G 2 = μ G1 + μ G2 merupakan graf fuzzy dan disebut graf fuzzy join. c. G 1 G 2 = V 1 V 2, σ G1 G 2 σ G1 G 2 = σ G1 σ G2 dan μ G1 G 2 = μ G1 μ G2 merupakan graf fuzzy dan disebut graf fuzzy hasil kali silang. d. G 1 G 2 = V 1 V 2, σ G1 G 2, μ G1 G 2 σ G1 G 2 = σ G1 σ G2 dan μ G1 G 2 = μ G1 μ G2 merupakan graf fuzzy dan disebut graf fuzzy komposisi. 2. Jika G merupakan graf gabungan dari graf G 1 dan graf G 2, maka setiap subgraf fuzzy parsial dari G adalah gabungan dari subgraf fuzzy parsial dari G 1 dan subgraf fuzzy parsial dari G Misalkan G 1 = V 1, E 1 dan G 2 = V 2, E 2 adalah graf. Misal V 1 V 2 =, dan σ G1, σ G2, μ G1, μ G2 berturut-turut merupakan subset fuzzy V 1, V 2, E 1, E 2. Maka: a. V 1, σ G1, μ G1 V 2, σ G2, μ G2 = V 1 V 2, σ G1 G 2 adalah subgraf fuzzy parsial dari G 1 G 2 jika dan hanya jika V 1, σ G1, μ G1 dan V 2, σ G2, μ G2 berturut-turut adalah subgraf fuzzy parsial dari G 1 dan G 2. b. V 1, σ G1, μ G1 + V 2, σ G2, μ G2 = V 1 V 2, σ G1 +G 2 adalah subgraf fuzzy parsial dari G 1 + G 2 jika dan hanya jika V 1, σ G1, μ G1 dan V 2, σ G2, μ G2 berturut-turut adalah subgraf fuzzy parsial dari G 1 dan G Misalkan G adalah hasil kali silang graf G 1 dan graf G 2. Misal V 1, σ G1, μ G1 V 2, σ G2, μ G2 = V 1 V 2, σ G1 G 2 adalah subgraf fuzzy parsial dari G. Maka V 1, σ G1, μ G1 dan V 2, σ G2, μ G2 adalah subgraf fuzzy parsial dari G 1 dan G 2 jika dan hanya jika memenuhi tiga persamaan yang mempunyai solusi untuk x i, y j, z jk, dan w ih dimana V 1 = {v 11, v 12,, v 1n } dan V 2 = {v 21, v 22,, v 2m } : i. x i y j = σ(v 1i, v 2j ), i = 1,..., n: j = 1,..., m; ii. x i z jk = µ v 1i, v 2j v 1i, v 2k, i = 1,..., n; j, k sedemikian sehingga v 2j v 2k E 2 ; iii. y j w ih = µ v 1i, v 2j v 1h, v 2j, j = 1,..., m; i, h sedemikian sehingga v 1i, v 1h E Saran Dalam mempelajari lebih mendalam mengenai graf fuzzy, pembahasan mengenai graf fuzzy M-strong dan komplemennya dapat dijadikan bahan tambahan untuk mempelajari lebih lagi mengenai graf fuzzy.

6 DAFTAR PUSTAKA [1] Mordeson J.N, dan Nair P.S, 2000, Fuzzy graphs and Fuzzy hypergraphs. Physica- Verlag : New York. [2] Harary F, 1969, Graph Theory. Addison- Wesley Publishing Co. Inc., Mas-sachussets :USA. [3] Klir G.J, Yuan B, 1995, Fuzzy Sets and Fuzzy Logic; theory and applications. A Simon & Schuster : New York. [4] Budayasa, I Ketut, 2007, Teori Graph dan Aplikasinya, Unesa University Press : Surabaya.