2020-04-10 【学习笔记】 测试人员的图论1

今天想要总结的内容是无向图。

1 定义

图G=(V,E)由节点的有限非空集合V和节点无序对偶集合E组成。其中,

                                                        V={N1, N2, ..., Nm}

                                                        E={e1, e2, ..., ep}

N1,N2,...,Nm为节点,e1,e2,...,ep为边,而某一条边ek又等于(Ni,Nj)。

(Ni,Nj)是无序对偶集,即(Ni,Nj)=(Nj,Ni)。

图1   7个节点5条边图示意

2 节点的度

节点的度是以该节点作为端点的边的条数,也就是有几条边连着这个点。例如上图中N1的节点的度是2,N4的节点的度是3,记作deg(N1)=2,deg(N4)=3。

3 关联矩阵

如图1,边e1=(N1,N2),因此关联矩阵e1列的取值为[1,1,0,0,0,0,0],同理,关联矩阵e2列的取值为[1,0,0,1,0,0,0],由此可得出每条边的取值。因此图1所示线性图的关联矩阵如图2所示。对于一个m个节点和n条边的图,其关联矩阵是一个m✖️n的矩阵。

根据关联矩阵可以轻易地求出每个节点的度,只需将关联矩阵对应行的元素相加即可。

图2    关联矩阵

4 相邻矩阵

相邻矩阵行和列的对象都是节点,如果两个节点可以形成一条边,则在相邻矩阵相应处的值为1,否则为0。例如,e1=(N1,N2),因此第一行第二列和第二行第一列的值均为1。图1所示线性图的相邻矩阵如图3所示。

同样根据相邻矩阵也可以轻易地求出每个节点的度,只需将节点对应的行或列的元素相加即可。

图3   相邻矩阵

5 路径

路径是一系列的边,可以描述为边序列或者是节点序列。如图4所示为由图1得到的三条路径。事实上,可以通过相邻矩阵与其本身的乘积得到路径。例如,图4中路径N1和N6可以由相邻矩阵(1,4)和(4,6)相乘得到。

图4 路径


6 连接性

当Ni和Nj在同一路径上时,Ni和Nj是被连接的。

图的组件是相连节点的最大集合。图1的图由两个组件:{N1,N2,N3,N4,N5,N6}和{N7}。

7 压缩图

压缩图通过用压缩节点替代每个组件构成。个人理解,图1压缩图的两个压缩节点即为两个组件,显然,这两个组件不是等价的,因此也就避免了冗余。压缩图中没有边的概念,因为所有的压缩节点是不存在连接性的。

8 圈数

圈复杂度:图G的圈数V(G)=e-n+p,其中:

e是G中的边数,n是节点数,p是组件数。

V(G)是图中不同区域的个数。个人理解是节点不变的情况下,边数越多显然代码的复杂性也越高,而组件数越大显然代码的复杂性也越高,因此可以用圈复杂度来衡量代码复杂性。当然查阅其他资料发现这个圈复杂度还有其他的计算方法,下回再分解吧。


参考资料:

《软件测试》第二版 Paul C. Jorgensen  韩柯 杜旭涛 译

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