1.4. RELACIONES BINARIAS 19que su dirección es hacia abajo. Los sucesores <strong>de</strong> cada vértice se dibujan <strong>de</strong> izquierda a <strong>de</strong>recha, <strong>de</strong> acuerdoal or<strong>de</strong>n <strong>de</strong>finido para ellos.Ejemplo 13 La Figura 1.3 muestra el diagrama <strong>de</strong> un árbol que correspon<strong>de</strong> al “diagrama sintáctico” <strong>de</strong> laexpresión aritmética a + (b − c) ∗ d. En este caso no se muestran los nombres <strong>de</strong> los nodos, sino las etiquetasasociadas a ellos. Varios nodos tienen la misma etiqueta.La raíz <strong>de</strong> ese árbol es el nodo con etiqueta que aparece más arriba que todos los <strong>de</strong>más;<strong>de</strong>s<strong>de</strong> ella hay un camino a los otros dieciseis vértices, y no tiene pre<strong>de</strong>cesores. Sus tres sucesores son,or<strong>de</strong>nados <strong>de</strong> izquierda a <strong>de</strong>recha, los nodos con etiquetas , + y que aparecen bajoél.Existe una terminología especial para árboles basada en la genealogía, que difiere <strong>de</strong> la terminologíageneral para grafos dirigidos arbitrarios. En un árbol, un sucesor <strong>de</strong> un nodo se llama un hijo y el pre<strong>de</strong>cesores llamado el padre. Si hay un camino <strong>de</strong> un vértice u a un vértice v, se dice que u es un ancestro <strong>de</strong> v yque v es un <strong>de</strong>scendiente <strong>de</strong> u; ambos nodos pue<strong>de</strong>n ser el mismo vértice y, por lo tanto, todo nodo es unancestro y <strong>de</strong>scendiente <strong>de</strong> sí mismo. Un vértice que no tiene hijos es una hoja y todos los <strong>de</strong>más, incluidala raíz, son llamados nodos interiores.Ejemplo 14 En el árbol <strong>de</strong> la Figura 1.3, el nodo con etiqueta + es un hijo <strong>de</strong> la raíz, y este último nodoes su padre. El vértice con etiqueta d es un <strong>de</strong>scendiente <strong>de</strong> sí mismo y <strong>de</strong> otros tres nodos <strong>de</strong>l árbol; la raízes un ancestro <strong>de</strong> todos los nodos <strong>de</strong>l árbol. Los nodos con etiqueta son todos nodos interiores,los <strong>de</strong>más son las hojas.Es posible exten<strong>de</strong>r el or<strong>de</strong>n que existe entre los hijos <strong>de</strong> cada nodo, a un or<strong>de</strong>namiento <strong>de</strong> izquierda a<strong>de</strong>recha entre todas las hojas <strong>de</strong> un árbol. en realidad, se pue<strong>de</strong> exten<strong>de</strong>r a dos vértices cualesquiera, siempreque ninguno <strong>de</strong> ellos sea un ancestro <strong>de</strong>l otro y, obviamente, una hoja no es nunca ancestro <strong>de</strong> otra hoja. Laextensión <strong>de</strong>l or<strong>de</strong>n a dos nodos cualesquiera que cumplan con esta condición se hace <strong>de</strong> la siguiente manera.Dados dos nodos n 1 y n 2 en el árbol, se trazan los caminos —invertidos— <strong>de</strong>s<strong>de</strong> cada uno <strong>de</strong> ellos hacia laraíz, hasta que se encuentran en algún vértice v. Sean h 1 y h 2 los hijos <strong>de</strong> v en los caminos hacia n 1 y n 2 ,respectivamente. Si n 1 no es ancestro <strong>de</strong> n 2 , o viceversa, h 1 y h 2 son nodos distintos y , por lo tanto, uno<strong>de</strong> ellos está a la izquierda <strong>de</strong>l otro como hijos <strong>de</strong> v. Si h 1 está a la izquierda <strong>de</strong> h 2 , entonces n 1 está a laizquierda <strong>de</strong> n 2 ; si no, n 2 está a la izquierda <strong>de</strong> n 1 .Ejemplo 15 En el árbol <strong>de</strong> la Figura 1.3, el nodo con etiqueta c está a la izquierda <strong>de</strong>l nodo con etiquetad. Los caminos <strong>de</strong>s<strong>de</strong> ellos hacia la raíz se encuentran en el nodo con etiqueta que es el hijo <strong>de</strong>más a la <strong>de</strong>recha <strong>de</strong> la raíz <strong>de</strong>l árbol. El nodo con etiqueta c está en el camino que pasa por el hijo <strong>de</strong> más ala izquierda <strong>de</strong> ese vértice, y el con etiqueta d, en el que pasa por el hijo <strong>de</strong> más a la <strong>de</strong>recha. Obviamenteel primero está a la izquierda <strong>de</strong>l segundo en el or<strong>de</strong>n para esos nodos, por lo que se concluye que el nodocon etiqueta c está a la izquierda <strong>de</strong>l nodo con etiqueta d, en el or<strong>de</strong>n extendido.1.4 Relaciones BinariasUna relación binaria es un conjunto <strong>de</strong> pares or<strong>de</strong>nados; es <strong>de</strong>cir, es un subconjunto <strong>de</strong>l producto cartesiano<strong>de</strong> dos conjuntos. si ambos conjuntos son el mismo conjunto, S, se le <strong>de</strong>nomina relación en S. Intuitivamente,es el conjunto <strong>de</strong> todos los pares <strong>de</strong> objetos en S entre los que la relación se cumple. Si R es una relación yel par (a, b) pertenece a ella, se acostumbra escribir aRb indicando que el elemento a está en relación R conb; en forma similar, cuando (a, b) ∉ R, se escribe a ̸R.✷✷✷
20 CHAPTER 1.MATEMÁTICAS BÁSICASUna relación binaria R en un conjunto finito S, pue<strong>de</strong> representarse por un grafo dirigido en que cadanodo <strong>de</strong>l grafo correspon<strong>de</strong> a un elemento <strong>de</strong> S, y en que hay un arco <strong>de</strong> un vértice v 1 a un vértice v 2 , si ysólo si v 1 Rv 2 . Una relación binaria R en un conjunto finito S se representa, entonces, por el grafo dirigidoG = (S, R). A la inversa, cualquier grafo dirigido G = (V, A) pue<strong>de</strong> interpretarse como la representación <strong>de</strong>una relación binaria A en el conjunto V , <strong>de</strong> sus nodos.Ejemplo 16 Sea R = {(1, 2), (1, 4), (2, 1), (2, 3), (3, 3), (3, 1), (4, 3)} una relación binaria <strong>de</strong>finida en el conjuntoS = {1, 2, 3, 4}. El grafo dirigido que la representa se muestra en la Figura 1.4.★✥✎ ☞✓✏ ❄✓✏ ❄✓✏ ✓✏1 2 ✲✄ 3 ✛✛ 4✒✑ ✒✑ ✒✑ ✒✑✻✖ ✌✍ ✌ ✻✫✪Figure 1.4: Representación gráfica para la relación R✷1.4.1 Propieda<strong>de</strong>sEs posible <strong>de</strong>finir muchas propieda<strong>de</strong>s que las relaciones binarias pue<strong>de</strong>n o no cumplir.propieda<strong>de</strong>s más usadas y sus <strong>de</strong>finiciones para una relación R en S, son las siguientes:Algunas <strong>de</strong> las1. Reflexividad: R es refleja si y sólo siaRa, para todo a ∈ S.2. Irreflexividad: R es irrefleja si y sólo sia ̸Ra, para todo a ∈ S.3. Simetría: R es simétrica si y sólo siaRb implica bRa, para todo a y b ∈ S.4. Asimetría: R es asimétrica si y sólo siaRb implica b ̸Ra, para todo a y b ∈ S.5. Antisimetría: R es antisimétrica si y sólo siaRb y bRa implica a = b, para todo a y b ∈ S.6. Transitividad: R es transitiva si y sólo siaRb y bRc implica aRc, para todo a, b y c ∈ S.Es conveniente hacer notar que según estas <strong>de</strong>finiciones, toda relación asimétrica <strong>de</strong>be ser irrefleja. Por elcontrario, una relación antisimétrica pue<strong>de</strong> ser refleja, irrefleja o no tener ninguna <strong>de</strong> esas dos propieda<strong>de</strong>s.