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1.欧拉通路
经过所有边一次且仅一次。
有向图:允许一个结点入度比出度大1,另一个结点出度比入度大1
无向图:仅有零个或两个奇度数的结点
2.欧拉回路
经过所有边一次且仅一次且回到出发点。
有向图:所有结点入度=出度
无向图:所有结点的度数均为偶数
例如下图,有两个奇度数的结点,所以是欧拉通路,但不是欧拉回路。
补充:一笔画问题
所谓一笔画是指笔不离纸,不重复的画出图形。直接判断图是不是欧拉通路或欧拉回路即可。
3.哈密顿通路/哈密顿回路
哈密顿通路:经过所有结点一次且仅一次。
哈密顿回路:任意一点,不重复地经过其他点,再回到起点。
判断是否是哈密顿图:
必要条件:
设去掉的结点数为|V1|,由于去掉结点而产生的连通分支数为P(G-V1)。如果产生的连通分支数大于去掉的结点数:P(G-V1)>|V1|,则G不是哈密顿图。
所以有割点的图一定不是哈密顿图。因为删除割点之后,这个图的连通分支数至少为2
例如下图,删除v1,v3,产生的连通分支{v2},{v6,v7},{v5},{v4},删除2个结点,产生4个连通分支,所以该图不是哈密顿图。
注:删除结点时,应该选择度数较高的结点,因为度数越高,对整个图连通性影响就越大。产生连通分支的可能就越大。
例题:
删除度数尽量高的结点,即a,b,c,d,e,则得到右边的图,他的连通分支树为7>5,所以该图不是哈密顿图。
充分条件:
两个不相邻的结点度数之和>=n-1,那么就存在哈密顿通路。
如果度为1的结点个数>2,那么一定不是哈密顿通路,因为哈密顿通路只能有一个起点和一个终点。但是不大于2,也不能判断他就是哈密顿通路。
两个不相邻的结点度数之和>=n,那么就存在哈密顿回路。
G中任意结点的度数>=n/2,则G是哈密顿图。
因为是充分条件,所以满足了这个条件就一定是哈密顿图,但是不满足这个条件可能也是哈密顿图。如下图所示,任意两个结点的度数之和=4,小于结点数6,但是它明显是个哈密顿回路。
例题:
1.
2.
3.
其他方法:
方法一:
,
方法二:
如下图,若图中存在哈密顿回路,则该回路组成的图中任何结点的度数均为 2(经过每个结点一次且仅一次)。因而结点 1、2、3、4、5 所关联的边均在回路中,于是在结点 a、b、c、d、e处均应将不与 1、2、3、4、5 关联的边删除,而要删除与结点 a、b、c、d、e关联的其它边,得到右图,它不是连通图,因而图中不存在哈密顿回路。
用同样的方法,看下面的图:
该图中有16个结点,27条边,若图中存在哈密顿回路,在回路上需要且仅需要16条边,但图中提供的可供选择的边数不足16条。在结点g、i、k处各只能选择两条边,于是各有三条边不能被选择;在结点b、d、f处也至少各有一条边不能被选择;在结点 p 处也至少有一条边不能被选择,这样一来,可供选择的边数小于等于27-(3x3+3+1)=14条,故该图中不存在哈密顿回路,因而它不是哈密顿图。
例题:
4.偶图
之前写过一篇非常详细,包括用 t 条件和相异性条件判断是否匹配的问题。
5.平面图
如果能够把一个无向图 G 的所有结点和边画在平面上,使得任何两边都不会在非结点处交叉,则称 G 为平面图,否则称 G 为非平面图。
非平面图:K5和
(1)平面图中所有面的次数之和等于边数的二倍
任何一条边,或者是两个面边界的公共边,或者是在一个面中作为边界被重复计算两次,所以平面图所有面的次数之和等于其边数的二倍。
(2)欧拉公式
例题:这里的定理就平面图中所有面的次数之和等于边数的二倍
(3)欧拉公式的推理:
① m<=3n-6:不满足这个性质则一定是非平面图,但是满足这个性质未必是平面图。
例题:
② ,这里的k表示每个面的次数至少为k(k>=3)。同样,不满足这个性质则一定是非平面图,但是满足这个性质未必是平面图。
其实这个结论就是下面两道例题得出结论的特殊化,即连通分支数(p)为1:
也可用这个推论做题:
(4)库拉托夫斯基定理
① 一个图是平面图的充分必要条件是它的任何子图都不与 K5或 K3.3同胚。
同胚:
② 一个图是平面图的充分必要条件是它的任何子图都不能收缩为 K5或 K3,3。
收缩:
可以在原图的基础上直接收缩:
下图证明了彼德森图是非平面图。
同理:
也可以取图的子图,在子图的基础上收缩:
例题:判断下图是否是平面图
1.
2.