圖的基本知識總結---特殊圖

圖論基礎可參考上一篇《圖的基本知識總結》

特殊圖

可看JosonLe’ notes排版更好

  • <a href='#1'>歐拉圖
  • <a href='#2'>哈密爾頓圖
  • <a href='#3'>二部圖(二分圖)
  • <a href='#4'>平面圖
  • <a href='#5'>多邊形圖、對偶圖</a>
可參考文章:

哈密頓路問題

Euler Graph - 歐拉圖 詳解

二分圖的最大匹配、完美匹配和匈牙利算法

二分圖帶權匹配 KM算法與費用流模型建立

歐拉圖

先定義一下歐拉路徑(有稱歐拉鏈)和歐拉閉路(有稱歐拉圈):

1. 歐拉路徑,包含圖G中所有邊的簡單開路徑。通俗的說,把所有的邊遍歷且僅遍歷一次的通路,不會回到出發點。
2. 歐拉閉路,包含所有邊的簡單閉路徑(簡單回路)。同上含所有邊、不經過重復邊、但回到出發點
歐拉閉路
歐拉路徑
  • 規定平凡圖是歐拉圖
  • 含有歐拉路徑的圖叫做半歐拉圖
  • 若G是==連通無向圖==,則
    1. 每個節點都是偶結點,則G是歐拉圖
    2. 由1),當且僅當G有歐拉閉路,則G是歐拉圖
    3. 由1)、2)當且僅當G僅有兩個奇結點V1、V2,則存在由V1到V2的歐拉路徑。(形象的看,V1到V2再加上一條邊就能由歐拉路徑構成了歐拉回路,奇結點也變成偶了)
  • 若G是==連通有向圖==,則
    1. 每個節點入度等于出度,則G是歐拉有向圖
    2. 若G是弱連通有向圖,當且僅當G有歐拉閉路,則G是歐拉有向圖
    3. 類似無向圖,當且僅當弱聯通有相同G有兩個節點V1、V2,$d_{G}^{+}(V1)=d_{G}^{-}(V1)+1 , d_{G}^{-}(V2)=d_{G}^{+}(V2)+1$,除此之外的結點入度等于出度,則由V1到V2存在一條歐拉路徑(+是出度-是入度)
      如上公式,簡書不支持插入公式
  • 若G1、G2是歐拉圖且可運算,則G1同或G2也是歐拉圖(用處不大

  • 一筆畫問題:歐拉路徑或歐拉圖就能一筆畫完。

圖(b)歐拉有向圖,圖(c)歐拉路徑

哈密爾頓圖

具有哈密爾頓回路的圖叫做哈密爾頓圖,==哈密爾頓回路==:經過所有頂點且僅經過一次的回路,只談無向圖,有向圖沒意義

同理可得哈密爾頓路徑,同上只是不回到出發點


如圖
  • 完全圖必定是哈密爾頓圖

  • 充分條件:

    • 無向簡單圖G,n個結點,每一對結點度數之和大于等于n-1,則G中含有一條哈密爾頓路;若每一對不相鄰結點度數之和大于等于n,則G是一個哈密爾頓圖


      哈密爾頓圖,但不滿足如上充分條件
  • 必要條件:---------->用來判斷某些圖是否是哈密爾頓圖

    • 哈密爾頓圖G的結點集V(G)任一非空子集s,都有
      $w(G-s)\leqslant \left | s \right |$,$w(G-s)$指G刪去s中的點后,圖的連通分支數,|s|是點集s頂點的個數
      如上公式
  • 由必要條件可知,哈密爾頓圖不含割點

二部圖

無向圖G點集V可劃分為{V1,V2},使得V1中每個節點都不與V2中結點相鄰,則稱G為二部圖

可知二部圖:

  1. 沒有回路
  2. 或回路長度為偶數


    如圖,右圖是左圖另一形式

完全二部圖:V1,V2是簡單二部圖G的互補結點子集,V1中每個點與V2中每個點相鄰。可以記作$K_{m,n}$,邊數m*n,上圖也是完全二部圖,$K_{3,3}$

如上公式

二部圖匹配問題

  • 匹配
  • 極大匹配
  • 最大匹配:包含邊數最多的那個匹配就是圖G的最大匹配

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

  • 匹配數:最大匹配包含的邊數
  • 最大匹配一定是極大匹配,但極大匹配不一定是最大匹配
  • 無向圖中可以有多個極大匹配和最大匹配
  • 完美匹配:如果一個最大匹配中所有的點都有邊與之相連,沒有未覆蓋點,則這個最大匹配就是完美匹配。

未覆蓋點的定義是:圖G的一個頂點Vi,如果Vi不與任何一條屬于匹配M的邊相連,則成Vi是一個未覆蓋點

太晚了,可以看我的筆記(開頭連接),不想寫了。。。

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