Puz-Graph

A notion introduced by R. M. Wilson in 1974. Given a finite graph  with  vertices,  is defined as the graph whose nodes are the labelings of  leaving one node unoccupied, i.e., the ways to place  different counters on  nodes of . This labelings can be identified with the permutations of {0,1,2,...,n-1}" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/Puz-Graph/Inline8.svg" style="height:21px; width:133px" />, so that  has  nodes. Two labelings are connected by an edge in  iff one can be transformed into the other by moving one of the labels along one edge of .

The possible labelings of two vertices of the path graph  are illustrated above, giving  as illustrated.

If  is the square graph , then  consists of two disjoint cycles with 12 nodes. In general, the puz-graph of an -cycle graph has  connected components, each having  nodes (Vajda 1992). Wilson proved that the puz-graph of a finite simple biconnected graph  that is not polygonal always has two connected components if  is bipartite. Otherwise, with one surprising exception,  is connected. The exception is the puz-graph of the theta-0 graph, which surprisingly has six connected components.

The paths connecting two labelings  and  in  represent the sequences of moves that take  to . Hence, these can be transformed into each other if and only if they belong to the same connected component of . In most of the cases, this cannot be decided by looking at , which almost always has too many nodes to be adequate for practical use. This problem is solved using a criterion by Wilson, which can be easily expressed in terms of ,  and :  and  are linked by a sequence of moves if and only if the distance between their unoccupied nodes and the permutation taking  to  are either both even or both odd.

Wilson's criterion can be applied to the 15 puzzle as follows. Each arrangement of the 15 squares corresponds to a labeling of 15 nodes of the grid graph . Since  is bipartite,  is disconnected, so the puzzle does not always have a solution. This can be seen by looking at the labelings of the 15 puzzle configurations illustrated above. The distance between the unoccupied nodes is 0, but the permutation taking one labeling to the other is the cycle (1 2), which is odd. Hence it is impossible to solve the puzzle starting from the configuration at right.

The Hanoi graph  is the puz-graph of the possible configurations of  towers of Hanoi. Since it is connected, the game always has a solution.

 

---

REFERENCES

Vajda, S. Mathematical Games and How to Play Them. Chichester, England: Ellis Horwood, pp. 1-2, 1992.

Wilson, R. M. "Graph Puzzles, Homotopy, and the Alternating Group." J. Combin. Th. B 16, 86-96, 1974.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

العتبة العباسية المقدسة: دعم المكتبات ومخازن المعلومات من أفضل الاستثمارات في التأسيس لمستقبل الإنسان

العتبة العباسية المقدسة تكرم المكتبات الفائزة بمسابقة أفضل مكتبة كلية في الجامعة العراقية

جموع المؤمنين تشارك في قراءة مقتل الإمام علي الهادي (عليه السلام) في مدينة سامراء

بذكرى شهادة الإمام الهادي (عليه السلام) فرقة العباس (عليه السلام) تقدم أكثر من 20 ألف وجبة طعام لزائري مدينة سامراء

المزيد

الآخبار الصحية

كنز غذائي على طبقك.. ماذا تفعل السبانخ بجسمك؟

ما لا يتوقعه أحد.. "سر غذائي" في الجبن الدسم

لتحسين الهضم والنوم.. هذا أفضل وقت لتناول العشاء

10 طرق بسيطة وغير مألوفة لحرق المزيد من السعرات يوميا

المزيد

الآخبار التكنلوجية

سابقة بعالم الطيران.. طائرة تقرر الهبوط بنفسها بعد ظرف طارئ

"الإنفلونزا الخارقة" تكتسح دول العالم.. وتثير قلقا كبيرا

مرحلة ما قبل الأعراض.. دواء جديد يستهدف "شرارة" الزهايمر

إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.. ما دور المحيطات والبحار؟

المزيد

مواضيع ذات صلة

Minimum Spanning Tree

Maximum Leaf Number

Lobster Graph

Labeled Tree

Internal Path Length

Red-Black Tree

Pseudotree

Pseudoforest

Prüfer Code

Planted Tree

Planted Planar Tree

Graph Strength