<學習筆記>關於圖的理論知識

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什麼是圖|ω・`) 圖G是一個有序二元組(V,E),其中V稱為頂集(Vertices Set),E稱為邊集(Edges set),E與V不相交。它們亦可寫成V(G)和E(G)。 E的元素都是二元組,用(x,y)表示,其中x,y∈V。 (摘自百度百科) 簡單來說,圖就是由點和邊組成的東西。也可以理解為 ...


什麼是圖|ω・`)

圖G是一個有序二元組(V,E),其中V稱為頂集(Vertices Set),E稱為邊集(Edges set),E與V不相交。它們亦可寫成V(G)和E(G)。

E的元素都是二元組,用(x,y)表示,其中x,y∈V。 (摘自百度百科)

 

簡單來說,圖就是由點和邊組成的東西。也可以理解為若幹個元素之間關係的抽象表示,邊即代表著對應頂點之間的相互關係。

圖的分類|ω・`)

1.有向圖與無向圖:

如果我們給圖中的每個邊規定了方向,即邊< x,y >中頂點x和y的順序不能隨便顛倒,那這個圖就叫做有向圖,反之即為無向圖。

2.單圖:

一個圖如果任意兩頂點之間只有一條邊(在有向圖中為兩頂點之間每個方向只有一條邊);邊集中不含環,則稱為單圖。

3.連通圖、非連通圖與強連通圖:

在無向圖中,如果從頂點vi到頂點vj有路徑,則稱vi和vj連通。如果圖中任意兩個頂點之間都連通,則稱該圖為連通圖,否則,將其中的極大連通子圖稱為連通分量。在有向圖中,如果對於每一對頂點vi和vj,從vi到vj和從vj到vi都有路徑,則稱該圖為強連通圖;否則,將其中的極大連通子圖稱為強連通分量。
*沒有環的有向圖叫做DAG。

4.簡單圖與樹:

如果對於任意的頂點x和y,最多只有一條邊把他們相連,也就是說邊集中不含兩個或以上的(x,y),那麼圖G稱為簡單圖。簡單圖可以用矩陣表示。
沒有環的無向連通圖叫做無向樹。
如果把一個有向圖變為無向圖後成為無向樹,那麼稱這個有向圖為一棵有向樹。
特別的:一個點也叫作一棵樹,如果有很多樹就叫做森林。
如果有向樹中存在一個頂點x使得從x能夠到達其餘所有頂點,那麼有向樹G=(V,E)稱為根在x的樹形圖。

有關圖的定義|ω・`)

  • 階(Order): 圖G的頂集V的大小(即頂點的數量)。
  • 度(Degree):一個頂點的度是指與該頂點相連的邊的條數,頂點v的度記作d(v)。

    *入度和出度:有向圖中,一個點的入度為以該點為終點的路徑數量,出度為以該點為起點的路徑數量。

  • 子圖(Sub-Graph):當圖G’=(V’,E’) 其中V‘含於V,E’含於E,則G’稱作圖G=(V,E)的子圖。每個圖都是本身的子圖。
  • 生成子圖(Spanning Sub-Graph):如果圖g的點集與G的點集相同,g的邊集含於G的邊集,那麼稱g為G的生成子圖。特別的,如果g為無向樹,那麼稱g為圖G的生成樹。
  • 導出子圖(Induced Subgraph):頂集V1為V的非空子集,以兩端點均在V1中的(E中的)全體邊為邊集的G的子圖,稱為V1導出的導出子圖;邊集E1為E的非空子集,以E1中邊關聯的頂點的全體為頂點集的G的子圖,稱為E1導出的導出子圖。

    *可知,圖G的任何子圖,都可以看作是圖G的某個導出子圖的生成子圖。

  • 路徑(Path):從u到v的一條路徑是指一個序列v0,e1,v1,e2,v2,…ek,vk,(A–1–>B–2–>C…),其中ei的頂點為vi及vi - 1,k稱作路徑長度。如果它的起止頂點相同,該路徑是“閉”的,反之,則稱為“開”的。如果這條路徑除了u和w以外其餘頂點都各不相等,那麼稱這條路徑為簡單路徑。

    *路徑長度: 一條路徑所經過的邊的數量。
    *長度:路徑中所有邊的權值的和(可能為負)。

  • 行跡(Trace):如果路徑P(u,v)中的邊各不相同,則該路徑稱為u到v的一條行跡。
  • 軌道(Track):如果路徑P(u,v)中的頂點各不相同,則該路徑稱為u到v的一條軌道。
    *閉的行跡稱作迴路(Circuit),閉的軌稱作圈(Cycle)
  • 環:如果一條路徑的起點和終點相等,那麼這條路徑稱為環(迴路)。
  • 自環(Loop):若一條邊的兩個頂點為同一頂點,則此邊稱作自環。
  • 橋(Bridge):若去掉一條邊,便會使得整個圖不連通,該邊稱為橋。
  • 割點:若去掉一個點,便會使得整個圖不連通,則該頂點成為割點。

(參考百度百科)

圖的儲存|ω・`)

1.列表:開三個數組分別記錄每條邊的起點,終點和權值。
2.鄰接矩陣:f[i][j]=d表示一條從i到j的權值為d的邊。
3.鄰接表:用鏈表和結構體存每一條邊,並記下每個點連出的邊。
4.有向圖的十字鏈表存儲表示。
5.無向圖的鄰接多重表存儲表示。

*一個不帶權圖中若兩點不相鄰,鄰接矩陣相應位置為0,對帶權圖(網),相應位置為∞。一個圖的鄰接矩陣表示是唯一的,但其鄰接表表示不唯一。

*在有向圖中,通常將邊稱作弧,含箭頭的一端稱為弧頭,另一端稱為弧尾,記作< vi,vj >,它表示從頂點vi到頂點vj有一條邊。若有向圖中有n個頂點,則最多有n(n-1)條弧,我們又將具有n(n-1)條弧的有向圖稱作有向完全圖。以頂點v為弧尾的弧的數目稱作頂點v的出度,以頂點v為弧頭的弧的數目稱作頂點v的入度。

*在無向圖中,邊記作(vi,vj),它蘊涵著存在< vi,vj >和< vj,vi >兩條弧。若無向圖中有n個頂點,則最多有n(n-1)/2條弧,我們又將具有n(n-1)/2條弧的無向圖稱作無向完全圖。與頂點v相關的邊的條數稱作頂點v的度。
(摘自百度百科)

圖的遍歷|ω・`)

深度優先搜索(dfs)和廣度優先搜索(bfs)。

樹中的邊|ω・`)

    • 樹邊指的是從父節點找到子結點所用的邊
    • 前向邊指的是從祖先結點指向其子孫結點的非樹邊
    • 後向邊指的是從子孫結點往回指向祖先結點的邊
    • 橫叉邊指的是沒有祖孫關係的兩個結點之間的邊,起點的遍歷順序在終點之後。

PS:就先整理這些吧,以後再補充2333ヾノ≧∀≦)o

 


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