图的基本知识总结---特殊图

图论基础可参考上一篇《图的基本知识总结》

特殊图

可看JosonLe’ notes排版更好

  • <a href='#1'>欧拉图
  • <a href='#2'>哈密尔顿图
  • <a href='#3'>二部图(二分图)
  • <a href='#4'>平面图
  • <a href='#5'>多边形图、对偶图</a>
可参考文章:

哈密顿路问题

Euler Graph - 欧拉图 详解

二分图的最大匹配、完美匹配和匈牙利算法

二分图带权匹配 KM算法与费用流模型建立

欧拉图

先定义一下欧拉路径(有称欧拉链)和欧拉闭路(有称欧拉圈):

1. 欧拉路径,包含图G中所有边的简单开路径。通俗的说,把所有的边遍历且仅遍历一次的通路,不会回到出发点。
2. 欧拉闭路,包含所有边的简单闭路径(简单回路)。同上含所有边、不经过重复边、但回到出发点
欧拉闭路
欧拉路径
  • 规定平凡图是欧拉图
  • 含有欧拉路径的图叫做半欧拉图
  • 若G是==连通无向图==,则
    1. 每个节点都是偶结点,则G是欧拉图
    2. 由1),当且仅当G有欧拉闭路,则G是欧拉图
    3. 由1)、2)当且仅当G仅有两个奇结点V1、V2,则存在由V1到V2的欧拉路径。(形象的看,V1到V2再加上一条边就能由欧拉路径构成了欧拉回路,奇结点也变成偶了)
  • 若G是==连通有向图==,则
    1. 每个节点入度等于出度,则G是欧拉有向图
    2. 若G是弱连通有向图,当且仅当G有欧拉闭路,则G是欧拉有向图
    3. 类似无向图,当且仅当弱联通有相同G有两个节点V1、V2,$d_{G}^{+}(V1)=d_{G}^{-}(V1)+1 , d_{G}^{-}(V2)=d_{G}^{+}(V2)+1$,除此之外的结点入度等于出度,则由V1到V2存在一条欧拉路径(+是出度-是入度)
      如上公式,简书不支持插入公式
  • 若G1、G2是欧拉图且可运算,则G1同或G2也是欧拉图(用处不大

  • 一笔画问题:欧拉路径或欧拉图就能一笔画完。

图(b)欧拉有向图,图(c)欧拉路径

哈密尔顿图

具有哈密尔顿回路的图叫做哈密尔顿图,==哈密尔顿回路==:经过所有顶点且仅经过一次的回路,只谈无向图,有向图没意义

同理可得哈密尔顿路径,同上只是不回到出发点


如图
  • 完全图必定是哈密尔顿图

  • 充分条件:

    • 无向简单图G,n个结点,每一对结点度数之和大于等于n-1,则G中含有一条哈密尔顿路;若每一对不相邻结点度数之和大于等于n,则G是一个哈密尔顿图


      哈密尔顿图,但不满足如上充分条件
  • 必要条件:---------->用来判断某些图是否是哈密尔顿图

    • 哈密尔顿图G的结点集V(G)任一非空子集s,都有
      $w(G-s)\leqslant \left | s \right |$,$w(G-s)$指G删去s中的点后,图的连通分支数,|s|是点集s顶点的个数
      如上公式
  • 由必要条件可知,哈密尔顿图不含割点

二部图

无向图G点集V可划分为{V1,V2},使得V1中每个节点都不与V2中结点相邻,则称G为二部图

可知二部图:

  1. 没有回路
  2. 或回路长度为偶数


    如图,右图是左图另一形式

完全二部图:V1,V2是简单二部图G的互补结点子集,V1中每个点与V2中每个点相邻。可以记作$K_{m,n}$,边数m*n,上图也是完全二部图,$K_{3,3}$

如上公式

二部图匹配问题

  • 匹配
  • 极大匹配
  • 最大匹配:包含边数最多的那个匹配就是图G的最大匹配

求二部图的最大匹配可以使用最大流(maximal flow)或匈牙利算法(Hungarian algorithm)

  • 匹配数:最大匹配包含的边数
  • 最大匹配一定是极大匹配,但极大匹配不一定是最大匹配
  • 无向图中可以有多个极大匹配和最大匹配
  • 完美匹配:如果一个最大匹配中所有的点都有边与之相连,没有未覆盖点,则这个最大匹配就是完美匹配。

未覆盖点的定义是:图G的一个顶点Vi,如果Vi不与任何一条属于匹配M的边相连,则成Vi是一个未覆盖点

太晚了,可以看我的笔记(开头连接),不想写了。。。

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