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2024-07-11 02:17:07| 来源: 网络整理| 查看: 265

前言

主要写的目的是方便期末复习图论(张清华等老师)的各个章节,不适于零基础。

一、图的基本概念 1.图的定义及相关概念

1.无序对

无序对:任意两个元素构成为(a,b)的形式

无序积:两个集合的无序对组成的集合

2.无向图

用集合G表示=,即的集合

3.有向图

D=

4.标定图

图的结点和边都标记名称的标定图

5.点和边的关系

一条边关联的两个结点重合(即为同一个结点)称为环或回路

无边关联的结点称为孤立点

6.图的阶数

平凡图:只有一个结点,且无边

7.边的重数

关联于同一个结点的多条边称为平行边(有向图需要方向一致)

不含平行边的和环称为简单图

2.结点的度

1.度数

与结点相关联的边数即为度数,用deg(v)表示度数(奇度、偶度、最大度、最小度)

2.出度+、入度-

 环既是出,又是入,无向图度+2,有向图出度+1,入度+1

3.悬挂

度为1的点为悬挂点 、其关联的边为悬挂边

4.度序列

按照点V(v1...)序列,构造的度序列(deg(v1)...)

5.握手定理

-------------------------------12.21

(1)边数为m,则图共2m度segema deg(vi)=2m

(2)有向图的segema deg+=segema deg-=2m

(3)奇度结点的个数必为偶数

两个例子:

握手定理的应用例子(握手定理第三条):

 3.完全图、正则图、补图、子图

完全图Kn:任意两结点都有边相连,边数为n*(n-1)/2

有向完全图Dn:任意两结点都有一对方向相反的边相连边数为n*(n-1)

竞赛图:有向简单图任意两结点都有一条边相连,边数为n*(n-1)/2

正则图:在无向简单图,每个结点的度数为k,该图称为k-正则图(完全图为n-1-正则图)

补图:两个图的边集能组成完全图,则称这两个图互为补图

子图:边和顶点都属于

生成子图:顶点相同,边属于

导出子图:

结点属于,子图结点的所有边都存在在子图中(点导出子图),简称导出子图

结点属于,子图边的所有结点都存在在子图中(边导出子图)G[E']

4.图的同构

同构的必要条件:

(1)结点相同

(2)边数相同

(3)对应点的度数相同

例子:

例子:

但是结点相等,边数相等,度序列相同的两个图依旧可能不同构

5.图的运算

删除边G-E'、点G-V‘

收缩边G\e

加新边

G+(v2,v5)或者

---------------------------------------------------------12.22

二、图的连通性 1.通路

1. 通路 回路

通路中的结点和边可能重复(存在环)

简单通路:e1...en互不相同,无重复边(存在环)

路径:通路中的v1...vn互不相同,无重复点

回路:起点和终点相等

简单回路:e1...en互不相同

圈:回路中的v1...vn互不相同(长度为奇数的圈为奇圈,偶为偶圈)

2.图的连通性

1.结点的连通

一个无向图中的任意两个结点都是连通的,则称图G是连通图(平凡图就是连通图)

2.连通分支

分支数用w(G)表示

3.可达结点

4.结点间的距离

5.有向连通图

 定理:

有向连通图是强连通图当且仅当D存在一条经过每个结点至少一次的回路

3.无向图的连通性

1.点割集 割点

从连通图中删去一个点割集(删除点以及其点关联的边)得到的子图是不连通的(增加连通分支)

两个条件:

{v2,v3,v4}不是,因为它的子集{v2,v4}删去后,和原始图的连通分支=1不一样

2.点连通度

 从连通图中删去一个点割集后得到的子图是不连通的

连通度是为了产生一个不连通图所要删除结点的最少数目

规定平凡图的连通度是0,规定完全图Kn的连通度是n-1

非连通图的连通度为0

存在割点的连通图的连通度为1

k-连通图中任意删除k-1个结点后仍然连通

3.边割集 割边(桥)

从连通图中删去一个边割集得到的子图是不连通的

两个条件:

4.边连通度

5.连通度(有可能)

 6.割点和割边的判断(不重要)

定理:

定理:

定理:

7.扩大路径法(不重要)

定理:

4.二部图(有涉及)

1.二部图的定义

n阶零图为二部图

2.二部图的判定(有可能)

三、图的矩阵表示 1.关联矩阵

1.无向关联矩阵

结点和边的关系的矩阵(mij是结点与边关联的次数)

2.无环有向图关联矩阵

入度是-1

2.邻接矩阵

有向邻接矩阵

例子

行之和为出度,列之和为入度

2.无向简单图邻接矩阵

例子

定理:

例子:

3.可达矩阵

例子

4.可达矩阵的计算

1.利用邻接矩阵A和单位矩阵E

B=E+A+A**2+...+A**(n-1)

可达矩阵P=B(Bij=0=0,Bij>0=1)

2.布尔运算

计算可达矩阵,只关心两结点是否存在通路。不用关心通过的长度以及数目

布尔积(矩阵的乘法):A*A=A交A,

布尔和:A+A=A并A

此时可达矩阵的计算为

3.Warshall算法计算可达矩阵

如果是四阶矩阵进行warshall算法,

将第一行与其他第一列为1的行进行或运算得到A1,然后将得到的结果的第二行与其他第二列不为1的行进行或运算得到A2...最后得到A4,最后与单位矩阵E进行布尔和

-------------------------------------------------------12.24

四、欧拉图与哈密尔顿图 1.欧拉图 1.欧拉图的定义

欧拉图:经过图G每一条边一次且仅一次的回路,称为欧拉回路,图叫做欧拉图

半欧拉图:经过图G每一条边一次且仅一次的路,图称为半欧拉图

2.欧拉图的判定

欧拉图的必要条件(能推):无向连通图G(欧拉图)中无奇度结点

半欧拉图的必要条件:当且仅当G中有且仅有两个奇度结点

例子:

3.半欧拉图的判定(省略) 4.有向欧拉图 2.哈密尔顿图 1.哈密尔顿图的定义

哈密尔顿图:经过图G每一个结点一次且仅一次的回路,称为哈密尔顿回路,图叫做哈密尔顿图

半哈密尔顿图:经过图G每一个结点一次且仅一次的路,图称为半哈密尔顿图

2.哈密尔顿图的判定

哈密尔顿图必要条件(不重要)

w是连通分支数

例子:

哈密尔顿图充分条件(重点)

例子:

含哈密尔顿路的充分条件(略)

半哈密尔顿图必要条件

3.旅行商问题



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