图论基本概念
图论的本质是组合论和几何学。
图是关系的数学表示形式。图由两个集合来共同表示:非空的节点集V和有限的边集E组成。(边是节点集的两元素子集的子集。)
集合V的基数n表示图的阶,集合E的基数m表示图的规模。集合E中的元素表示了节点是否邻接。
邻接:若两个顶点之间有边存在,则称这两个顶点邻接。
关联:若边的无序对(有序对)包含该节点,则称该顶点与这条边相关联。
孤立点:度为0的节点。
端节点:度为1的节点(也叫做:叶子)
简单图:任意两个节点之间最多只能有一条边存在。
多重图:允许指定的两个节点之间存在两条及两条以上的边。
正则图:图中所有的节点有相同的度数。(r-正则图表示所有节点的度都是r)
无向图:边没有方向性。
有向图:边具有方向性。
加权图:是一种赋予了边值的图,这些值称为权重或者成本。
*有向图的边集由有序对构成,无向图的边集由无序对构成
度(无向图):节点的度指的是与节点v邻接的节点数。记作:deg(v).
入度:以顶点v为终点的边的数目,称为v的入度。
出度:以顶点v为始点的边的数目,称为v的出度。
度(有向图):出度和入度之和。
完全图:具有最多的边数,即:任意两个节点之间都有一条边存在的简单图。
对于n节点的无向完全图而言:因为每个节点的度为n-1,有n个节点,又有欧拉定理,可以得:
|E(Kn)| = n(n-1)/2。(图的规模)
对于n节点的有向完全图而言:因为是有方向的,所以对于每一个节点而言,与其邻接的节点有n-1个,即: |E(Kn)| = n(n-1)
N节点的完全图也是n-1-正则图。
最大度:所有节点的最大度数。
最小度:所有节点的最小度数。
关于欧拉:欧拉被人称为:图论之父。欧拉定理也被称为:图论第一定理。
详见百度百科 。
欧拉定理: 在任何图中,节点度的和等于边数的两倍。
推论:在任何图中,节点度的总和是一个非负偶数。
图在计算机中可以使用邻接表和邻接矩阵来表示。
邻接矩阵:如果一个图有n个节点,那么使用n*n的邻接矩阵来表示它。
邻接表:使用链表来表示图
同构:若图G1中的u,v节点邻接当且仅当图G2中的对应节点也是邻接的。
同构的图的所有性质是一样的,凡事性质不一样的,都不是同构的图。证明图是否是同构的非常麻烦。
u-v通道:从节点u出发,经过一个交互的节点和边的序列,最后回到节点v的路径。
通道长度:构成该通道的边的数量。
迹:如果一个通道没有重复的边,我们就称为迹。
路:如果一个通道没有重复的节点,我们就称为路。闭路称为圈。
显然,一个路必然是一条迹。
连通图:图中任意两个节点间都存在路。
测地线路:是指节点u和v之间长度最短的路,简称为测地线。
标记图:给所有的节点都给以记号来表示。
子图的数目:对于一个标记图而言,它的子图的数目是:2ʌk。k为标记图中连接了被标记节点的边的数目。
连同分量:在非连通图中,各个分支称为连同分量。严格来说,图的连同分量指的是极大连同子图。极大不是最大。(极大是指子图包含的顶点个数极大)
一个连通图只有一个连同分量,就是它本身。
平凡图:只有一个节点的图。记作K1。
圈:n个节点构成的有回路的2—正则图。
完全二分图:图的顶点由两个集合A,B构成,A中的每一个节点都与B中的每一个节点相关联,且不与A集合之中的任何一个节点相关联。
度序列:含有n个节点的图G的度序列是指,节点度数按照从大到小的一个排列。
同构的两个图必然有相同的度序列。
补图:设有完全图G,它的补图记作
定理:非连通图的补图是连通图。
树:连通无圈图称为树。
树的性质:
设树T有n个节点,则树T有n-1条边;
一棵非平凡树,它至少有两个端节点(叶子);
一棵非平凡树,它的任意两个节点u,v之间有且仅有一条通路。
删除树的任意一条边,树都会变成非连通的。即:树是最小连通的。