欧拉图和哈密顿图

时间:2022-07-23
本文章向大家介绍欧拉图和哈密顿图,主要内容包括其使用实例、应用技巧、基本知识点总结和需要注意事项,具有一定的参考价值,需要的朋友可以参考一下。

通路和回路

  • 给定图G<V,E>中结点和边相继交错出现的序列,其中V表示图中结点集合,E表示图中边的集合
    1. 若中边的两个端点是和 (==G是有向图时要求与分别是的起始点和终点==),i=1,2,3,...k,则称为结点到结点的 通路(entry) . 和分别称为此通路的 始点和终点 , 统称为通路的 端点 . 通路中边的数目k称为此通路的 长度(length) .当时,此通路称为 回路(circuit)
    2. 若通路中的所有 边(edges) 互不相同,则称此通路为 简单通路(simple entry) 或一条 迹(trail) ;若回路中的所有 互不相同,则称此回路为 简单回路(simple circuit,simple cycle) 或一条 闭迹
    3. 若通路中所有 结点(vertices) 互不相同,则称此通路为 基本通路(basic entry)初级通路、路径(path) ,若回路中除 外的所有 结点 互不相同(从而所有边互不相同),则称此回路为 基本回路(basic circuit) 或者 初级回路、圈
  • 说明
    1. 回路是通路的特殊情况 因而如果说某条通路,则它可能是回路,但当说一基本通路时,一般指其不是基本回路的情况。
    2. 基本通路一定是简单通路 , 基本回路一定是简单回路 , 但是反之不然 , 因为没有重复的结点肯定没有重复的边,但没有重复的边不能保证一定没有重复的结点。

可达(accessible)和距离(distance)

  • 在图G=<V,E>中,
    1. 如果从到存在通路,则称到是 可达的(accessible) ,否则称 到不可达 。规定:任何结点到自己都是可达的。
    2. 如果到可达,则称长度最短的 通路 为从到的 短线程(geodesic) ,从 到 的短线程的长度称为到的 距离(distance) ,记为 .如果到不可达,则通常记为
  • ==对于无向图,若到可达,则到一定可达;也有==
  • ==对于有向图,若到可达,不一定有到一定可达;也不一定有==
  • 在一个具有n个结点的图中,如果从结点到结点 , 存在一条通路则从结点到结点存在一条长度不大于n-1的基本通路。
  • 在一个具有n个结点的图中,如果存在经过结点的回路,则存在一条经过结点的长度不大于n的基本回路。

图的连通性

无向图的连通性

  • 若无向图G中的任何两个结点都是可达的,则称G是连通图(connected graph),否则称G是非连通图(unconnected graph)

有向图的连通性

  • 设G=<V,E>是一个有向图,
    1. 略去G中所有有向边得无向图G',如果无向图G'是连通图,则称有向图G是连通图或弱连通图(weakly connected graph); 否则称G是非连通图.
    2. 若G中任何一对结点之间至少有一个结点到另一个结点是可达的,则称G是单向连通图(unilaterally connected graph)
    3. 若G中任何一对结点之间都是互相可达的,则称G是强连通图(strongly connected graph)
  • 有向图G是强连通图的充分必要条件是G中存在一条经过所有结点的 回路
  • 有向图G是单向连通图的充分必要条件是G中存在一条经过所有结点的 通路

欧拉图和欧拉通路/回路

  • 设G是无孤立结点的图,若存在一条通路,经过图中每边一次且仅一次,则称此通路为该图的欧拉通路(eulerian entry)
  • 设G是无孤立结点的图,若存在一条回路,经过图中每边一次且仅一次,则称此回路为该图的欧拉回路(eulerian circuit) ,具有欧拉回路的图称为 欧拉图(eulerian graph)
  • 以上定义既适合无向图也适合有向图
  • ==欧拉通路是经过图中所有边的通路中长度最短的通路,即通过图中所有边的简单通路==
  • ==欧拉回路是经过图中所有边的回路中长度最短的回路,即为通过图中所有边的简单回路==

欧拉图的判定和性质

  • 无向图 G=<V,E>具有一条 欧拉通路 ,当且仅当G是 连通的且仅有零个或两个奇度数结点
  • 无向图 G=<V,E>具有一条 欧拉回路 ,当且仅当G是 连通的, 并且 所有结点的度数均为偶数
  • 有向图 G 具有一条 欧拉通路 ,当且仅当G是连通的,且除了两个结点以外,其余结点的入度等于出度,而这两个例外的结点中,一个节点的入度比出度大1,另一个结点的出度比入度大1.
  • 有向图 G 具有一条 欧拉回路,当且仅当G是连通的,且所有结点的入度等于出度。

哈密顿图和哈密顿通路/回路

  • 经过图中每个节点一次且仅一次的通路称为哈密顿通路(Hamiltonian entry/path)
  • 经过图中每个节点一次且仅一次的回路称为哈密顿回路(Hamiltonian circuit/cycle)
  • 存在哈密顿回路的图称为哈密顿图(Hamiltonian graph)
  • 哈密顿图既适合无向图也适合有向图
  • ==哈密顿通路是经过图中所有结点的通路中长度最短的通路,即通过图中所有结点的基本通路==
  • ==哈密顿回路是经过图中所有结点的通路中长度最短的回路,即通过图中所有结点的基本回路==