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1、图的类型
无向图:简单图(没有环和多重边)、多重图(可以有多重边、不能有环)、伪图(可以有环、有多重边)
有向图:简单有向图(没有环和多重边)、有向多重图(可以有环和多重边)
混合图(既有无向边又有有向边)
实际上,我们最常用的还是简单图和简单有向图
2、图中常见的定理
(1)无向图的握手定理
简单说:就是所有顶点的度的和=2倍的边数
理解:一个边给顶点贡献的度为2,所以度的和是边数的2倍
补充:该定理适用于简单图、多重图、伪图
(2)握手定理的一个推论
无向图中有偶数个度为奇数的顶点
(3)有向图中的“握手定理”
所有顶点的出度=所有顶点的入度=边数
理解:一条边贡献一个出度和一个入度
(4)判断二分图的一个简单的定理
一个简单图是二分图<->将图中的所有顶点赋予两种不同的颜色,并且能使得没有有个相邻的顶点被赋予相同的颜色。
理解:类似于广度优先遍历的思想,每一层赋予一个颜色,如果最后使得两个颜色相同的顶点邻接了,那就不存在一个二部划分了。
简言之:借助染色,将相邻的顶点划分为两个阵营。
(5)判断二分图的有力的准则
一个图是二分图<->不可能从一个顶点出发经过奇数条不同的边,再回到它本身。
理解:加深能回到自己,从自己这部分到另一部分,再返回,重复这个过程,最后回到自己这里,路径的长度一定是偶数,所以如果只要有一个路径是奇数,那么一定不存在二部划分。
(6)霍尔婚姻定理
二分图的一个二部划分(V1,V2),有从V1到V2的完全匹配<->对于V1的所有子集A,都有A的邻接顶点的个数要大于等于A中顶点的个数。
这个就当作一个结论记住。证明要用到归纳法。
3、图的表示
邻接表、邻接矩阵、关联矩阵
边数少时:邻接表、稀疏矩阵
边数多时:邻接矩阵。
4、图的同构的相关证明
(1)判断顶点数、边数、度数(基础)
(2)度相同的点构成的子图,也就是找出一个有特征的子图(进阶)
(3)找一条通路(回路),得到通路(回路)的长度,判断另一个图中是否含有长度相同的通路(回路)
(4)找到一个邻接矩阵(只要能找到对应的,那么就是同构的)(必杀技)
注:前三个常用来,证明不同构,最后一个,常用来证明同构
5、图的连通性
(1)点割集、边割集、点连通度、边连通度
0<=点连通度、边连通度<=n-1
都是只有在G是完全图时,取右边的等号
点连通度<=边连通度<=所有顶点的度的最小值
(2)顶点之间的通路数
方法:写出对应的邻接矩阵,再将这个矩阵幂运算,得到的新的矩阵中读数,即可得到某一个点到另一个点的长度为m的通路数。
6、欧拉通路、回路
特点:恰好经过图中的每一条边一次
定理:欧拉回路<->每个顶点的度都为偶数
构造:先找一个回路,在原图中将其删除,再从该回路和删除后的新图的一个公共点,继续寻找下一个回路,加入到原先的回路,重复这个过程,直到所有的边都被访问
定理:欧拉通路<->恰有两个度为奇数的顶点
恰好以这连个顶点作为端点
7、哈密顿通路、回路
特点:恰好经过图中的每个顶底一次
没有一个已知的简单的充要条件来判断哈密顿回路的存在。
(1)方法:
带有长度为1的顶点的图没有哈密顿回路
若一个顶点的度为2,那么这两条边属于任一条哈密顿回路
当构造哈密顿回路时,一个顶点经过时,其他的边不再考虑
(2)定理:
迪克拉定理:G中每个顶点的度都至少为n/2 —>G有哈密顿回路
欧尔定理:G中每一对不相邻的顶点u,v,都有u的度+v的度大于等于n —>G有哈密顿回路
这两个定理都是充分条件,反之不一定成立
8、最短通路算法–迪克斯特拉算法
(结合离散数学314的图理解)
9、平面图
(1)欧拉定理(平面图):
边数+2=顶点数+面数
记忆:边数最多,所以给他加一节小的数2
(2)平面图的判定
G是平面图且v>=3 —> e<=3v-6
G是平面题且v>=3 并且没有长度为3的回路 —> e<=2v-4
证明是用到了面的度的概念
围城面的边的数目==面的度
(3)库拉图斯基定理
一个图是非平面图<->它包含一个同胚于K3,3或者k5的子图
同胚的理解:类似于边的收缩
10、染色
四色定理:图的着色数不超过4
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