Teori graf

Teori graf atau teori grafik dalam matematika dan ilmu komputer adalah cabang kajian yang mempelajari sifat-sifat "graf" atau "grafik". Ini tidak sama dengan "Grafika". Secara informal, suatu graf adalah himpunan benda-benda yang disebut "simpul" (vertex atau node) yang terhubung oleh "sisi" (edge) atau "busur" (arc). Biasanya graf digambarkan sebagai kumpulan titik-titik (melambangkan "simpul") yang dihubungkan oleh garis-garis (melambangkan "sisi") atau garis berpanah (melambangkan "busur"). Suatu sisi dapat menghubungkan suatu simpul dengan simpul yang sama. Sisi yang demikian dinamakan "gelang" (loop).
Banyak sekali struktur yang bisa direpresentasikan dengan graf, dan banyak masalah yang bisa diselesaikan dengan bantuan graf. Jaringan persahabatan pada Facebook bisa direpresentasikan dengan graf, yakni simpul-simpulnya adalah para pengguna Facebook dan ada sisi antar pengguna jika dan hanya jika mereka berteman. Perkembangan algoritme untuk menangani graf akan berdampak besar bagi ilmu komputer.
Sebuah struktur graf bisa dikembangkan dengan memberi bobot pada tiap sisi. Graf berbobot dapat digunakan untuk melambangkan banyak konsep berbeda. Sebagai contoh jika suatu graf melambangkan jaringan jalan maka bobotnya bisa berarti panjang jalan maupun batas kecepatan tertinggi pada jalan tertentu. Ekstensi lain pada graf adalah dengan membuat sisinya berarah, yang secara teknis disebut graf berarah atau digraf (directed graph). Digraf dengan sisi berbobot disebut jaringan.
Jaringan banyak digunakan pada cabang praktis teori graf yaitu analisis jaringan. Perlu dicatat bahwa pada analisis jaringan, definisi kata "jaringan" bisa berbeda, dan sering berarti graf sederhana (tanpa bobot dan arah).

Sejarah

Leonhard Euler, seorang matematikawan Swiss diperkirakan sebagai orang yang pertama kali (1736) menulis artikel ilmiah di bidang teori graf. Artikel dengan judul "Seven Bridges of Königsberg" yang ditulisnya membahas permasalahan ada atau tidaknya struktur yang saat ini dikenal sebagai sirkuit Euler pada graf keterhubungan daratan kota Königsberg (sekarang Kaliningrad, Russia) dan pulau kecil di tengah sungai Pregel yang dihubungkan oleh tujuh buah jembatan.
Disiplin ilmu teori graf belum meraih perhatian besar para matematikawan penting dalam sejarah sampai kurang lebih seratus tahun kemudian, masalah pewarnaan peta diperkenalkan oleh Francis Guthrie. Pada tahun 1852, Francis Guthrie menyadari bahwa ia hanya membutuhkan empat warna yang berbeda untuk mewarnai peta wilayah Britania Raya sehingga setiap dua daerah yang bersebelahan selalu memiliki dua warna yang berbeda. Kemudian, ia mengajukan sebuah pertanyaan pada seorang matematikawan Inggris, Augustus De Morgan, mungkinkah hal ini bukan sekadar kebetulan dan setiap peta selalu dapat diwarnai dengan empat warna saja? Pertanyaan ini membangkitkan keingintahuan para matematikawan dan sejak saat itu, teori graf menjadi bahan penelitian yang sangat menarik. Pertanyaan ini tetap menjadi misteri selama setidaknya seratus tahun kemudian dan menjadi topik yang sangat panas diperbincangkan matematikawan-matematikawan besar pada zaman itu.
Pada awal abad keduapuluh, para saintis menemukan banyak manfaat dari teori graf di bidang-bidang lain seperti ilmu komputer, kimia teoretik, transportasi, dan lain-lain.