Reference:《现代图论》 ——北京航空航天大学出版社
图的基本概念
1.1图的定义
图是一个三元组,记作G=<V,E, φ>
其中,V称为顶点集,E称为边集, φ称为E->V*V(笛卡尔积)的对应关系。
1.1.1其他定义
邻接结点:关于同一条边的两个结点
孤立结点:不与任何结点相连接的结点(度数为0)
邻接边:关联于同一个结点的两条边
环:两端点相同的边
平行边/重边:两结点间方向相同的若干条边
对称边:两端点相同但方向互为相反的两条有向边
1.1.2其他定义
无向图:每条边都是无向边
有向图:每条边都是有向边
混合图:图中不全是有向边,也不全是无向边
零图/空图:仅包含一些孤立结点的图(非无结点)
平凡图:仅包含一个孤立结点的图
1.1.3其他定义
多重图:含有平行边的图
简单图:无环且无平行边的图
完全图:任何不同两结点之间都有边相连的简单无向图
注:
1.无向图可以视为特殊有向图
2.n个结点的完全图K(n) 有C(n,2) = n * (n - 1) / 2条边
3.图G的顶点个数称为图G的阶
4.对于一个有向图D,去掉边上的方向得到无向图G称为D的基础图,反之,任何一个无向图G,将G的边指定一个方向得到的有向图称为G的一个定向图
例题:求证,在任意6个人的聚会上,要么有3人曾相识,要么有3人不曾相识。
提示:图论,至少三条同色边。
1.2图的结点度
1.2.1定义
设G为任意图,x为G的任意结点,与结点x相关联的边数(环要计算两次)称为x的度数。记作deg(x)或者d(x)
入度/出度在此省略。
1.2.2定理
每个图中,结点度数之和等于边数的两倍。即
每个图中,度数为奇数的结点个数必然是偶数个
在任何有向图中,所有结点的入度之和等于所有结点的出度之和
例:判断下列是否可构成一个简单无向图
(1).2,2,2,4,5,6(F)
(2).1,2,3,4,4,5(F)
1.3图的同构
1.3.1定义
设G1=<V1,E1>和G2=<V2,E2>均为简单图,若存在一个从V1到V2的双射f,且f对V1中所有的x和y,x与y在G1中相邻,当且仅当f(x)与f(y)在G2 中相邻,则称G1和G2同构,记作
(简单的说),就是当两个简单图同构的时候,两个图的结点之间具有保持相邻关系的一一对应。
必要条件:1.两图结点数相等 2.边数相等 3.度数相同的结点个数相等
(Tips:将图作出后进行形象拉伸也可大致判断。)
1.3.2定义
度序列:简单无向图G,如果V(G) = {V1~Vp)称非负整数序列d(V1) >= d(V2) >= d(Vp)为图G的度序列。
如果一个非递增的、非负整数序列可表示为某个简单无向图的度序列,则称该序列为图序列。
图序列判定算法:
1.已知非递增,非负整数序列S,删除S中的1个数k得到序列S1
2.若S1中的前k个数均不小于1,则将这k个数分别减去1得到S2,否则S就不是图序列
3.若S2全是0,则S是图序列,否则将S2重新排列得到非递增序列S3
4.令S = S3,跳转到步骤1。
1.4子图
1.4.1定义
设G=<V,E, φ>,G1=<V1,E1, φ1>,如果 且 是上的限制,则称G1是G的子图。
若G1G 且G1 G,则称G1是G的真子图
若G1G 且 V1 = V, 则称G1是G的生成子图\支撑子图
1.4.2补图
略。
1.5路与连通
1.5.1定义
设u和v是任意图G的两个结点,图G的一条u--v链是有限的结点和边的交替序列u0e1u1e2...u(n-1)e(n)u(n)
其中n(即链中出现的边数,称为链的长度)
u和v称为链的端点,其余结点称为链的内部点
一条uv链,当u v称为开的,否则为闭的
边互不相同的链称为迹
点互不相同的链称为路