图的基本概念

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G:Graph V:Vertex E:Edge

图G由顶点集V和边集E组成,记为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属于V,v属于V},用|E|表示图G中边的条数

注意:线性表可以是空表,数可以是空树,但图不可以是空,即V一定是非空集

无向图、有向图

简单图、多重图

简单图-不存在重复边-不存在顶点到自身的边

多重图-图G中某两个结点之间的边数多于一条,又允许顶点通过同一条边和自己关联,则G为多重图

顶点的度、入度、出度

对于无向图:顶点v的度是指依附于该顶点的边的条数,记为TD(v)

对于有向图:

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目,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)

顶点-顶点的关系描述

  • 路径--顶点vp到顶点vp之间的一条路径是指顶点序列

  • 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,则记该距离为无穷

  • 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

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对于n个顶点的无向图G
若G是连通图。则最少有n-1条边
若G是非连通图,则最多可能有image.png条边

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)

研究图的局部--子图

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若有满足V(G')=V(G)的子图G,则称其为G的生成子图
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连通分量

无向图中的极大连通子图(子图必须连通,且包含尽可能多的顶点和边)称为连通分量
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强连通分量

有向图中的极大强连通子图称为有向图的强连通分量
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生成树

连通图的生成树是包含图中全部顶点一个极小连通子图(边尽可能的少,但要保持连通)
若图中顶点数为n,则它的生成数含有n-1条边,对生成数而言,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
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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
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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

几种特殊形态的图

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