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【知识总结】 图的基本概念

基本概念

定义:一集元素和它们之间关系的二元组(V,E),其中集合V称为顶点集,集合E是V中元素组成的某些无序对的集合,称为边集,顶点的数目称为图的,边的数目称为图的边数。

图示

定义:点表示顶点,线段表示边,绘制出平面表示图。

术语

  • 关联: 点是边的端点,则点和边在图中相关联。
  • 相邻: 两个点有边相连,则点相邻;两个边至少有一个公共端点,则边相邻。
  • 环边: 两个端点都重合的两个边。
  • 重边: 给定顶点u、v。则图中连接u、v的两条或以上的边称为图中u、v的重边。
  • 简单图: 无环边也无重边的图为简单图。
  • 完全图: 所有点对之间都有边的图。
  • 空图: 边集为空的图。
  • 平凡图: 只有一个顶点的空图。
  • 零图: 边集和点集都为空的图。(顶点集为空则边集肯定为空)。
  • 顶点的度: 图中顶点关联的边数,记为
  • 最大度
  • 最小度
  • 正则图: 各个顶点度都一样(设度为k)的图,称为k-正则图。
  • 图的补图: 补图和原图的点集相同;补图和原图的边集互为补集(设完全图的边集为全集)。

lemma定理

图中各顶点度数之和是边数的两倍,即

推论:图中奇度顶点的数目一定是偶数。

子图

  • 子图:对于图G和H,若,则H是G的子图,记为
  • 生成子图:H是G的子图且,则H是G的生成子图。
  • 点导出子图:,记为
  • 边导出子图: ,记为
  • :从中删除顶点,包括删除顶点的边,从而获得子图。
  • :从中删除边,不删除顶点,从而获得子图。

路和圈

途径:图G中一个点边交替出现的序列 迹:边不重复的途径 路:顶点不重复的迹 闭途径:起点终点相同的途径 闭迹:边不重复的闭途径。 圈:中途点不重复的闭迹。

长度

途径的长度:边的数量 最短路的长度:即距离,两个点之间长度最小的路 奇圈:长度为奇数的圈 偶圈:长度为偶数的圈

二部图

定义:若G的顶点可以划分为两个非空子集X和Y,且单个子集内部没有边,则G为二部图。记为

完全二部图:若二部图G的两个子集为X和Y,且X的每个顶点和Y的每个顶点之间都有边,则G为完全二部图。

定理:一个图是二部图当且仅当它不含奇圈。

连通性

  • 点连通:两个点间有路相同。
  • 连通图:任意两顶点连通。
  • 图的连通分支:把图的顶点划分为一系列非空子集,使得两顶点在同一个子集中当且仅当它们连通。通过这些子集得到的一系列点导出子图就是原图的一个个连通分支。连通分支的个数为连通分支数。
  • 点的离心率e(v):点v到图上距离该点最远的点的距离
  • 中心:离心率最小的点
  • 半径rad(G):离心率的最小值
  • 直径diam(G):离心率的最大值

定理:若图G(V,E)连通,则

图的同构

定义:在图和图中,存在一一映射:,使得对任意,都有,且,则G和H同构,记为

注:同构关系是一个等价关系(自反、对称、传递)。同构的判断属于NP问题。

图的运算

G的补图:

G和H的并:

G和H的和:仅当交集为空时,

G和H的联:是在和的基础上连接中的一些点对,即添加一些边

G和H的对称差:当