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数据结构——图的定义与性质

数据结构——图的定义与性质

作者: 在安言庆 | 来源:发表于2020-08-14 11:12 被阅读0次

1 定义

图 (Graph) 是由若干给定的顶点及连接两顶点的边所构成的图形,这种图形通常用来描述某些事物之间的某种特定关系。顶点用于代表事物,连接两顶点的边则用于表示两个事物间具有这种关系。
图论 (Graph theory) 是数学的一个分支,图是图论的主要研究对象。
表达式:G=(V, E)
V:顶点(数据元素)的有穷非空集合。
E:边的有穷集合。
Graph = (Vertex, Edge)

2 基本术语

1、无向图:顶点之间相连的线我们称为边,每条边都是无方向的。

无向图
2、有向图:顶点之间相连的线我们称为弧,每条弧都是有方向的。
有向图
3、完全图:任意两点都有一条边相连。
(1)无向完全图:n个顶点,n(n-1)/2条边。
无向完全图
(2)有向完全图:n个顶点,n(n-1)条边。
有向完全图
4、稀疏图:有很少边或弧的图。
5、稠密图:有较多边或弧的图。
6、:边/弧带权值的图。
7、邻接:有边/弧相连的两个顶点之间的关系。
(1)对于无向图来说,存在边(vi, vj),则称vi和vj互为邻接点;
(2)对于有向图来说,存在弧<vi, vj>,则称vi邻接到vj,vj邻接于vi。
8、关联(依附):边/弧与顶点之间的关系。
存在(vi, vj)/<vi, vj>,则称该边/弧关联于vi和vj。
9、顶点的度:与该顶点相关联的边的数目,记为TD(v)。(total degree)
在有向图中,顶点的度等于该顶点的入度和出度之和。
顶点v的入度是以v为终点的有向边的条数,记作ID(v)。(in degree)
顶点v的出度是以v为始点的有向边的条数,记作OD(v)。(out degree)
问:当有向图中仅1个顶点的入度为0,其余顶点的入度均为1,此时是何形状?(树)
10、路径:连续的边/弧构成的顶点序列。
11、路径长度:路径上边或弧的数目/权值之和。
12、回路(环):第一个顶点和最后一个顶点相同的路径。
13、简单路径:除路径起点和终点==可以==相同外,其余顶点均不相同的路径。
14、简单回路(简单环):除路径起点和终点相同外,其余顶点均不相同的路径。
15、连通图(强连通图):在无(有)向图G=(V, {E})中,若对任何两个顶点v、u都存在从v到u的路径,则称G是连通图(强连通图)。
16、权与网:图中边或弧所具有的相关数称为权。表明从一个顶点到另一个顶点的距离或耗费。带权的图称为网。
17、子图:设有两个图G=(V, {E})、G1=(V1, {E1}),若V1⊆V,E1⊆E,则称G1是G的子图。
18、连通分量(强连通分量)
(1)无向图G的极大连通子图称为G的连通分量。(极大连通子图:该子图是G的连通子图,将G的任何不在该子图中的顶点加入,子图不再连通。)
如下图所示:顶点a、b、c、d构成了该无向图的极大连通子图,也就是连通分量,但e、f任何一个顶点加入都会造成不连通。
连通分量
(2)有向图G的极大强连通子图称为G的强连通分量。(极大强连通子图:该子图是G的强连通子图,将D的任何不在该子图中的顶点加入,子图不再是强连通的。)
如下图所示,:顶点a、b、c、d构成了该有向图的极大连通子图,也就是强连通分量,但如果顶点e如果加入就会造成不连通。
强连通分量
19、极小连通子图:该子图是G的连通子图,在该子图中删除任何一条边,子图不再连通。
20、生成树:包含无向图G所有顶点的极小连通子图。
21、生成森林:对非连通图,由各个连通分量的生成树的集合。

3 类型

无向图
有向图

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