Çizge Boyama Problemleri Üzerine Kapsamlı Bir Araştırma

dc.contributor.authorÜnal, Murat Erşen
dc.contributor.departmentMatematik
dc.date.accessioned2025-11-28T12:50:30Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractGraph theory is one of the most significant research areas in mathematics due to its wide range of practical applications. In this thesis, we focus specifically on the graph coloring problem. First, we introduce some fundamental concepts. Subsequently, we present key theoretical results concerning existing lower and upper bounds related to graph coloring. Additionally, we discuss essential concepts and foundations of computational complexity theory. Using these, we formally and informally introduce the classes of P and NP prob lems. Furthermore, we define the class of NP-complete problems and demonstrate, via the Cook-Levin Theorem, that this class is non-empty. Consequently, we establish that determin ing whether a given graph can be properly colored with a given number of colors k (where k is a natural number) is an NP-complete problem. Although noknownpolynomial-timealgorithmsolves this problem optimally, several heuris tic algorithms exist in the literature for graph coloring. Among these, we examine the Greedy, DSatur, HEA, and TabuCol algorithms in detail and provide an original comparative analysis based on randomly generated graphs. The graph coloring problem also has real-world applications. We discuss various practical implementations, with a particular focus on examination scheduling, one of its most prominent and widely used applications. In this context, we develop an original design and implement a software solution in Python using Integer Linear Programming (ILP). In conclusion, this thesis serves as a comprehensive Turkish-language resource on graph coloring and computational complexity. Moreover, the developed software will be made available for use by the Department of Mathematics, Faculty of Science, Hacettepe Univer sity.
dc.description.ozetÇizge teorisi, yüksek teorik öneminden dolayı ve pratikte uygulama alanlarının sık olması sebebiyle matematiğin önemli araştırma alanlarından biridir. Özel olarak çizge boyama probleminin inceleneceği bu tezde; öncelikle bazı temel kavramlar verilecektir. Bunun yanı sıra çizge boyama problemi ile ilgili olarak var olan teorik alt/üst limitler ile ilgili önemli sonuçlar sunulacaktır. Ayrıca karmaşıklık teoreminin önemli kavramları ve temelleri tanıtılacak olup bunlar yardımıyla P ve NP problemleri formel ve informel olarak tanıtılacaktır. Bunlarla beraber NP-Tam problem sınıfı verilecek ve Cook-Levin Teoremi yardımıyla bu sınıfın boş olmadığı gösterilecektir. Bu sayede verilen herhangi bir çizgenin verilmiş bir k doğal sayısı için k renk ile uygun bir biçimde boyanıp boyanamadığını belirlemenin bir NP-tam problem olduğunu göreceğiz. Bu problemi polinom zamanda çözün algoritmalar mevcut değildir fakat literatürde bilinen ve optimal olmasa dahi verilen çizgelerin boyanmalarına yönelik bazı önemli algoritmalar vardır. Bunlardan Greedy, DSatur, HEA ve TabuCol algoritmaları detayları ile sunulacak ve karşılaştırmaları özgün olarak rasgele üretilen çizgeler üzerinden yapılacaktır. Çizge boyama problemi gerçek hayatta bazı uygulamalara da sahiptir. Bu uygulamalarla ilgili çeşitli detaylar sunulacaktır. Bu kapsamda en önemli ve yaygın uygulaması olan sınav takvimi oluşturmak adına özgün bir tasarım yapılarak Greedy algoritması mantığıyla Python programlama dilinde bir yazılım gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak bu tez çizge boyama ve karmaşıklık teorisi üzerine nitelikli bir Türkçe kaynak olacaktır. Ayrıca yazılan bu program yardımıyla “Hacettepe Üniversitesi, Fen Fakültesi, Matematik Bölümü” hizmetine sunulacaktır.
dc.embargo.lift2025-11-28T12:50:30Z
dc.embargo.termsAcik erisim
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11655/37347
dc.language.isotr
dc.publisherFen Bilimleri Enstitüsü
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.subjectÇizge Boyama
dc.subjectNP-Tam
dc.subjectCook-Levin
dc.subjectAlgoritmalar
dc.subjectKromatik Sayı
dc.titleÇizge Boyama Problemleri Üzerine Kapsamlı Bir Araştırma
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/masterThesis

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
10661949.pdf
Size:
962.2 KB
Format:
Adobe Portable Document Format

License bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
license.txt
Size:
1.89 KB
Format:
Item-specific license agreed upon to submission
Description: