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一、图的定义
图G由顶点集V和边集E组成,记G=(V,E),其中V(G)表示图G中顶点的有限非空集;E(G)表示图G中顶点之间的关系(边)集合。若V={V1,V2....Vn},则用|V|表示图G中顶点的个数,也称图G的阶,E={(u,v)| u∈V,v∈V},用|E|表示图G中边的条数。
注:线性表可以是空表,树可以是空树,但图不可以是空,即V一定是非空集
二、图逻辑结构的应用
三、无向图、有向图
若E是无向边(简称边)的有限集合时,则图G为无向图。边是顶点的无序对,记为(v,w)或(w,v),其中v、w是顶点。可以说顶点w和顶点v互为邻接点。边(v,w)依附于顶点w和v,或者说边(v,w)和顶点v、w相关联。
G1 = (V1,E1)
V1 = {A,B,C,D,E}
E2 = {(A,B),(B,D),(B,E),(C,D),(C,E),(D,E)}
若E是有向边(也称弧)的有限集合时,则图G为有向图。弧是顶点的有序对,记为<v,w>,其中v、w是顶点,v称为弧尾,w称为弧头,<v,w>称为从顶点v到顶点w的弧,也称v邻接到w,或w邻接自v。<v,w>≠<w,v>
G2 = (V2,E2)
V2 = (A,B,C,D,E)
E2 = {<A,B>,<A,C>,<A,D>,<A,E>,<B,A>,<B,C>,<B,E>,<C,D>}
四、简单图、多重图
简单图——①不存在重复边;②不存在顶点到自身的边
多重图——图G中某两个节点之间的边数多以一条,又允许顶点通过同一条边和自己关联,则G为多重图。
五、顶点的度、入度、出度
无向图
顶点v的度是指依附于该顶点的边的条数,记为TD(v)。在具有n个顶点、e条边的无向图中,,即无向图的全部顶点的度的和等于边数的2倍。
有向图
入度是以顶点v为终点的有向边的数目,记为ID(v);
出度是以顶点v为起点的有向边的数据,记为OD(v)。
顶点v的度等于其入度和出度之和,即TD(v) = ID(v) + OD(v)。
在具有n个顶点、e条边的有向图中,
六、顶点-顶点的关系描述
路径——顶点vp到顶点vq之间的一条路径是指顶点序列vp,vk.....vq
回路——第一个顶点和最后一个顶点相同的路径称为回路或环
简单路径——在路径序列中,顶点不重复出现的路径称为简单路径
简单回路——除第一个顶点和最后一个顶点外,其余顶点不重复出现的回路称为简单回路。
路径长度——路径上边的数目
点到点的距离——从顶点u出发到顶点v的最短路径若存在,则此路径的长度称为从u到v的距离。若从u到v根本不存在路径,则记为无穷。
无向图中,若从顶点v到顶点w有路径存在,则称v和w是连通的
有向图中,若从顶点v到顶点w和从顶点w到顶点v之间都有路径,则称这两个顶点是强连通的
七、连通图、强连通图
若图G中任意两个顶点都是连通的,则称图G为连通图,否则称为非连通图。
常见考点:
对于n个顶点的无向图G
①若G是连通图,则最少有n-1条边
②若G是非连通图,则最多可能有条边。
若图中任何一对顶点都是强连通的,则称此图为强连通图。
常见考点:
对于n个顶点的有向图G
若G是强连通图,则最少有n条边(形成回路)
八、研究图的局部——子图
设有两个图G=(V,E) =和G' =(V',E'),若V'是V的子集,且E'是E的子集,则称G'是G的子图。
若有满足V(G') = V(G)的子图G',则称其为G的生成子图。
注:并非任意挑几个点、几条边都能构成子图
九、连通分量、强连通分量
极大连通子图——子图必须连通,且包含尽可能多的顶点和边
无向图中的极大连通子图称为连通分量
极大强连通子图——子图必须强连通,同时保留尽可能多的边
有向图中的极大强连通子图称为有向图的强连通分量
十、生成树
极小连通子图——边尽可能的少,但要保持连通
连通图的生成树是包含图中全部顶点的一个极小连通子图
若图中顶点树为n,则它的生成树含有n - 1条边。对生成树而言,若砍去它的一条边,则会变成非连通图,若加上一条边则会形成一个回路。
十一、生成森林
在非连通图中,连通分量的生成树构成了非连通图的生成森林。
十二、边的权、带权图/网
边的权——在一个图中,每条边都可以标上具有某种含义的数值,该数值称为该边的权值。
带权图/网——边上带有权值的图称为带权图,也称网。
带权路径长度——当图是带权图时,一条路径上所有边的权值之和,称为该路径的带权路径长度
十三、带权图的应用举例
十四、几种特殊形态的图
无向完全图——无向图中任意两个顶点之间都存在边
若无向图的顶点树|V| = n,则
有向完全图——有向图中任意两个顶点之间都存在方向相反的两条弧
若有向图的顶点树|V| = n,则
稀疏图——边数很少的图
稠密图——边数很多的图
树——不存在回路,且连通的无向图
有向图——一个顶点的入度为0,其余顶点的入度均为1的有向图
常见考点
n个顶点的树,必有n-1条边
n个顶点的图,若|E| > n - 1 ,则一定有回路
十五、总结