Graph Theory 离散数学第六章

写这个时的感想

第二篇了
这几天简直是天天都在考试
马原
大物
选专业
离散
明天就是图论考试
加油

基于老师的ppt和清华大学出版社的《离散数学(第五版)》

第六章 特殊的图

6.1 二部图(偶图)

  • 什么是二部图(偶图)
    将顶点集分为两个不相交的子集V1和V2(这两个子集被称为是互补顶点子集),使得边集中的任何一条边的两个端点分别属于V1和V2
  • 是二部图的充要条件
    当且仅当无向图G中没有长度为奇数的回路
  • 匹配:是边集的子集,且其中任意两条边不相邻的M集合
    • 极大匹配:再加入任何一条边便不再是匹配的M
    • 最大匹配:边数最多的匹配
      匹配数:最大匹配中的边的条数
    • 完美匹配:每个顶点都是饱和点的M
      饱和点:与匹配中的边关联的点(如果不关联就是非饱和点)
    • 完备匹配:若V1与V2中较小的一个集合(假定是V1)中的点被最大匹配的边全部关联,那么M就是G中V1到V2的完备匹配
      • 此时,若当V1中点的数量等于V2中点的数量,那么这个完备匹配就是完美匹配
  • Hall定理(存在完备匹配的充分必要条件)
    • 内容:
      设二部图G=<V1,V2,E>,|V1|<=|V2|,
      当且仅当V1中任意k个顶点至少邻接V2中的k个顶点时,
      (加粗部分也被称作为相异性条件
      G中存在从V1到V2的完备匹配.
    • Hall定理的推论:
      内容:设二部图G=<V1,V2,E>,如果存在t>0使得:
      (1)V1中的每个顶点至少关联t条边;
      (2)V2中的每个顶点至少关联t条边;

      (加粗部分被称为t条件
      则G中存在从V1到V2的完备匹配
  • 应用:选出不兼任的组长

6.2 欧拉图

  • 什么是欧拉图
    存在欧拉回路的图叫做欧拉图
    • 欧拉回路(通路):经过有向图/无向图中每条边一次且仅一次并行遍图中每个定点的回路(通路)
  • 存在欧拉回路的充要条件
    • 无向图中:当且仅当G是连通图且无奇度定点
    • 有向图中:当且仅当G是连通的且每个顶点的入度等于出度
  • 有欧拉通路而无欧拉回路的充要条件
    • 无向图中:当且仅当G是连通图恰好有两个奇度顶点
    • 有向图中:
      当且仅当D是连通的
      且除了两个顶点外,其余顶点入度均等于出度
      而这两个顶点中,有一个顶点的入度=出度+1(终点),另一个顶点的出度=入度+1(起点)
  • 本部分内容的应用 磁鼓
    (以两位数字为前缀码,作为顶点)

6.3 哈密顿图

  • 什么是哈密顿图
    • 存在哈密顿回路的图
    • 哈密顿回路(通路):经过图中每个顶点一次且仅一次的回路(通路)
  • 如果一个图是哈密顿图那么:
    • 边数>点数
    • p(G-V1)<=|V1|
    • p(G-V1)<=|V1|+1
  • 无向图G是哈密顿图充分条件
    设G是n(n>=3)阶无向简单图;
    G中任何一对不相邻的顶点的度数之和都>=n;
  • 有向图D有哈密顿通路充分条件
    n(n>=2)阶有向图D;
    D的基图含有生成子图Kn
  • 本部分内容的应用
    • 竞赛图
      比赛安排流程(任意两个队比赛一次,没有平局,用有向图描述比赛的结果)
    • 格雷码
      确定圆盘停止旋转的位置
      (一组n位数,相邻的两个一级最后一个和第一个之间只有一位不同)

6.4 平面图

  • 什么是平面图
    能画在平面上使得除顶点处外没有边交叉出现的图
    平面嵌入:画出的这种不出现边交叉的图


  • 整个平面被G的边划分出的若干个区域

    • 外部面/无限面:面积无限的区域
    • 内部面/有限面:面积有限的区域
    • 边界:包围面R的所有便构成的回路
    • 次数:边界的长度

    平面图的所有面的次数之和=边数*2

  • 极大平面图
    G是一个简单平面图;
    G中任意两个不相邻的顶点之间再加一条边,所得图为非平面图时,
    那么G是极大平面图

    • 判断Gn(n>=3)阶平面图是不是极大平面图:
      G是连通的
      每个面的次数都是3

    • 极小平面图
      G是个非平面图;
      G中任意删除一条边,所得图为平面图时;
      那么G是极小非平面图

    • 欧拉公式

      • 内容:设G为任意的连通平面图,有:顶点数-边数+面数=2
      • 推广:设G为有p个连通分支的平面图,有:顶点数-边数+面数=连通分支数+1(p>=2)
    • 如果G是连通的平面图每个面的次数至少为l(l>=3)
      有: m<=l/(l-2)*(n-2)

    • 如果G是p(p>=2)个连通分支的平面图每个面的次数至少为l(l>=3)
      有:m<=l/(l-2)(n-p-1)

  • 收缩:

  • 收缩边:

  • 库拉图斯基定理

    • 内容:一个图是平面图,当且仅当他没有可收缩到K5的子图,也没有可收缩到K3,3的子图
  • 是平面图的充分条件

  • 是平面图的必要条件

  • (面)着色

  • 对偶图:每一个面对应一个点,而原先的图中的边就作为新定义下的点的连接的线

  • 四色定理:任何平面图都是4-可着色的

  • 本部分内容的应用:地图

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