Ranking graph edges by the weight of their spanning arborescences or trees

Abstract

A result based on a classic theorem of graph theory is generalized for edge-valued graphs, allowing determination of the total value of the spanning arborescences with a given root and containing a given arc in a directed valued graph. A corresponding result for undirected valued graphs is also presented. In both cases, the technique allows for a ranking of the graph edges by importance under this criterion. This ranking is proposed as a tool to determine the relative importance of the edges of a graph in network vulnerability studies. Some examples of application are presented.Keywords: graphs; matrix-tree theorem; vulnerability. ResumoUm resultado baseado em um teorema clássico da teoria dos grafos é aqui generalizado para grafos valorados, permitindo a determinação do valor total das arborescências parciais com raiz dada que contenham um arco dado, em um grafo orientado valorado. Um resultado correspondente para grafos não orientados valorados é também apresentado. Em ambos os casos, a técnica descrita permite uma hierarquização por importância das ligações do grafo, sob este critério. Esta hierarquização é proposta como uma ferramenta para determinar a importância relativa das ligações de um grafo em estudos sobre vulnerabilidade de redes. Alguns exemplos aplicados são apresentados.