【离散数学】图论(一)图的基础知识

正文之前

由于最近学习的 数据结构和算法 以及 离散数学 两门课都涉及到了 图 这个知识点,正好借此机会归纳一下我所学的内容。

正文

一个图看起来是由一些小圆点(称为顶点结点)和连接这些圆点的直线或曲线(称为)组成的            —Wikipedia

图的定义:

  • 图G是由两个集合V和E组成(记做 G = (V, E)):
    V = {v1,v2,v3,...vn,} 是由G的结点(vertex)组成的集合
    E = {e1,e2,e3,...en} 是由连接两个结点的边(edge)组成的集合

  • (无向图)若边e(唯一的边)连接结点v1和v2, 则表示为 e = (v1,v2)或 e = (v2,v1),表示连接结点v1和结点v2的边

  • (有向图)若边e(唯一的边)连接有序结点对v1和v2, 则表示为 e = (v1,v2),
    表示一条结点v1结点v2的边

  • (有向图和无向图)G中的一条边连接结点v1和结点v2,则称结点v1和结点v2相关联,结点v1和结点v2是相邻结点

  • (有向图和无向图)一般情况下,E 和 V 都是有限的集合,且 V 为非空


在此无边图中

结点v1、结点v2、结点v3和结点v4都没有边与之相连,所以称这四个结点为孤立顶点(isolated vertex)

图的分类:

图的分类很多种,包括有/无向图,简单图/多重图等等

  • 有向图(directed graph):图的每一条边带有一个箭头,表示一个方向

  • 无向图(undirected graph):图的每一条边不带箭头,没有方向

  • 简单图(simple graph):既没有也没有平行边的图称为简单图

  • 多重图(multigraph):含有平行边的图,支持两结点间的边数多于一条

一般情况下所称的无向图平行边的定义将在下文给出。


在此多重图中
  • 边e2和边e3都连接了结点v2和结点v3,所以称边e2和边e3为平行边(parallel edge)。
  • 边e5 = (v4,v4),所以称边e5为圈(loop)。

图的结构

将以此图举例解释以下内容

路径
  • 路径(path):从一个结点v1到另一个结点vn所经过的路程,表示为(v1,e1,v2,e2,...en,vn)
    例如:(v1,e10,v7,e7,v6,e5,v5,e4,v4,e6,v7)
  • 简单路径(simple path):从结点vi到vj的不存在重复结点的路径
    例如:(v1,e1,v2,e2,v3
回路
  • 回路(cycle):从vi到vi路径,长度非0,不存在重复边的路径
    例如:(v1,e10,v7,e7,v6,e5,v5,e4,v4,e6,v7,e9,v8,e11,v1)
  • 简单回路(simple cycle):从vi到vi回路,除了开始和结束的结点相同之外,不存在相同的结点
    例如:(v1,e10,v7,e9,v8,e11,v1)
连通图(connected graph)
  • 存在从任意一个结点vi到另外一个任意结点vj的路径的图(所有结点都是连通的图),反之,就是非连通图,上述的简单图和多重图都是连通图
子图
  • 在非联通图G中,通常有多个部分,每个部分都称为G的子图

    G1 = (V, E), V = {v1,,v2,v3}, E = {e1,e2,e3}
    G2 = (V, E), V = {v4,v5}, E = {e4}
    G3 = (V, E), V = {v6}, E为空集
这些就是我目前所学的图的基础知识部分,后面的几篇文章会讲述和图有关的问题,谢谢!
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