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连通图

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连通图英語えいごConnected graphこれ图论ちゅうさい基本きほん概念がいねんいち,其定义基于连どおりてき概念がいねんざいいち无向图Gなかわか顶点いた顶点有路ありじみちしょう连(从いた一定いってい有路ありじみち),则称连通てき。如果Gこれ有向ゆうこう么连せっまとみちちゅう所有しょゆうてき边都必须どうむこう。如果图中任意にんい两点连通てき么图しょうさく连通图。图的连通せい图的基本きほんせい质。连通ゆび为了让图分解ぶんかいなり孤立こりつてき所要しょよう删除てき顶点すうてき最小さいしょう值。连通こく网络てき一个重要指标。

严格てい

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对一个图G= (V,E)ちゅうてき两点わか存在そんざい交替こうたいてき顶点かず边的序列じょれつざい有向ゆうこう图中要求ようきゅう有向ゆうこうぞくE),则两てん连通てきいちじょういたてき连通みちぶん别是起点きてん终点。とう时,しょう回路かいろ。如果通路つうろなかてき边两两不同ふどう,则いちじょう简单通路つうろいや则为いちじょう复杂通路つうろ。如果图Gちゅうまい两点间皆连通,则Gこれ连通图

一个有向图被称作じゃく连通(weakly connected)てき,如果しょう所有しょゆう有向ゆうこう边替换为无向边之きさきてき无向图是连通てき,如果对于任意にんいいち对顶てんあるもの存在そんざいいちじょういたてき有向ゆうこうみちあるもの存在そんざいいちじょういたてき有向ゆうこうみち,则该图是单连どおり(unilaterally conncected)てき[1],如果对于如果对于任意にんいいち对顶てんどう存在そんざいいちじょういたてき有向ゆうこうみちいちじょういたてき有向ゆうこうみち,则该图是つよ连通(strongly connected)てき

分量ぶんりょうわり

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无向图Gてき一个极大连通子图称为Gてきいち连通分量ぶんりょうある连通ぶんささえ)。まい一个顶点和每一条边都属于唯一的一个连通分量,连通图只ゆういち个连通分つうぶんりょうそく自身じしん连通てき无向图有个连通分つうぶんりょう

有向ゆうこう图中てきつよ连通分量ぶんりょう其极だいてききょう连通图。つよ连通图只ゆう一个强连通分量,そく自身じしんきょう连通てき有向ゆうこう图有个强连通分量ぶんりょう

连通图てきわりてんゆび一个由顶点组成的集合,ざい删除りょう这些てんきさきかい变得连通。てん连通これわりてんしゅう阶数てき最小さいしょう值。如果图完全かんぜん图,且,则图これ-てん连通てきさら确切らい说,如果图论是完全かんぜん以在删除りょう个点きさき变得连通,却不能ふのうざい删除个点きさき变得连通,则图これ-てん连通てきとく别地,阶数为てき完全かんぜん图是-てん连通てき

いち对端てん,てきわりてんゆび一个由顶点组成的集合,ざい删除りょう这些てんきさき,かい变得连通。局部きょくぶ连通これ,てき最小さいしょうわりてんしゅうてき阶数。ざい无向图上,局部きょくぶ连通对称てき,也就说,,另外,じょりょう完全かんぜん图之がい所有しょゆうあい邻的てん,てき局部きょくぶ联通ちゅうてき最小さいしょう值。

类似てき概念がいねん以用てい边连どおりたび。如果ざいうえ删除一条边可以导致不连通性,则这じょう边被しょうさくさら一般いっぱんわりゆび一个由边组成的集合,ざい ざい删除りょう这些边之きさきかい变得连通。边连どおりざい最小さいしょうてきわり边集てき大小だいしょう局部きょくぶ边连どおりたびこれ

如果图てき边连どおりだい于等于,则它しょうさく-边连どおりてき

ざいいち个图じょう以下いかてき不等式ふとうしき成立せいりつ:,其中これてき最小さいしょう(minimum degree)[2]。 如果图まとてん连通とう于其最小さいしょう,则被しょうさく极大连通てき,如果它的边连どおりとう于其最小さいしょう,则它しょうさく极大边连どおりてき[3]

Super- and hyper-连通

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如果图うえまい一个最小的割点集都能孤立一个顶点,则图しょうさくsuper-connectedあるもの super-κかっぱ。如果删除りょうごと一个最小的割点集之后图都会分成两个连通分量,并且其中いち个是单点,么图しょうさくhyper-connectedあるhyper-κかっぱ。 如果图上删除りょうごと一个最小的割点集之后都分成了两个连通分量,则图しょうさくsemi-hyper-connectedあるsemi-hyper-κかっぱ[4]

いち个割てんしゅうしょうさくnon-trivialてき,如果对于任意にんいぞくてき顶点,其邻いき包含ほうがんざいなかてきsuperconnectivity以被表示ひょうじなり= min{|X| : X is a non-trivial cutset}.

いち个non-trivial わり边和edge-superconnectivity λらむだ1(G)以被类似てい义。[5]


门格尔定理ていり

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图论ちゅう关于连通せいさい重要じゅうようてき定理ていりいち门格尔定理ていり,它用顶点独立どくりつみちてき个数こくりょう图点连通边连どおりれい 为图てき两个顶点,いち系列けいれつ连接まとみちしょうさくてん独立どくりつてき,如果它们间除りょうこれがいかいゆうしょうどうてき顶点。类似,它们しょうさく独立どくりつてき,如果它们かいゆうしょうどうてき边。 てん独立どくりつてきみちてき个数记作,边独立どくりつてきみちてき个数记作。 门格尔定理ていりつげ诉我们,わかあいどう,则わかあいどう且不しょう邻,则 [6][7]こと实上,这其实是最大さいだいりゅう最小さいしょうわり定理ていりてき特殊とくしゅじょう况。

连通てき计算方面ほうめん

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判断はんだん两个顶点连通这一问题以被搜索そうさく算法さんぽう迅速じんそくてきかい决,れい广度优先算法さんぽうさら一般いっぱん判断はんだん一个图是否连通,以及一个图连通分量的计数问题可以被较快地解决(れい使用しよう并查しゅう,一个简单算法的伪代码可以写成:

  1. てき任意にんいいち个顶てん开始
  2. 使用しよう深度しんど优先ある广度优先搜索そうさく所有しょゆうあずか该顶てん连通てき顶点,并计すう
  3. 搜索そうさく完成かんせい,如果计数とうてき阶数,则连通てきいや连通。

すえ门格尔定理ていりざい连通图うえ,对于任意にんいいち对顶てん以通过最大流おおりゅう最小さいしょう割算わりざんほう迅速じんそくてき计算,いん此,てき边连どおりてん联通ぶん别作为てき最小さいしょう值,以被迅速じんそく计算。

连通图的个数

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阶(しょう于等于16)てき不同ふどうてき连通图的个数ざい On-Line Encyclopedia of Integer Sequencesちゅう记录ざい A001187なかぜん几个份量

n 个数
2 1
3 4
4 38
5 728
6 26704
7 1866256
8 251548592

いち些例

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  • 连通图的边连どおりてん连通ひとし
  • 1-てん连通とう价于阶数だい于等于てき图的连通せい
  • 阶完ぜん图的边连どおり,其他类型てき阶图てき边连どおり严格しょう
  • ざいなか任意にんい两个顶点间的局部きょくぶ边连どおりみやこただし

其他せい

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  • 连通せいどう保持ほじ
  • 如果连通てき,则它てき线图也是连通てき
  • 2-边连どおりてきとう且仅とう它有いち个定むこう,且是きょう连通てき
  • すえG. A. Diracてき结论,如果图これ-てん连通てき,且,则对于每k个顶てん组成てき集合しゅうごう存在そんざい一个环经过这个集合上所有的顶点。[8][9] ざい时,はん过来また成立せいりつ
  • 一个无向图G= (V,E)连通てき么边てきすうもくだい于等于顶点てきすうもく减一:,而反成立せいりつ
  • 如果G= (V,E)有向ゆうこう图,么它きょう连通图的必要ひつよう条件じょうけん边的すうだい于等于顶てんてきすうもく,而反成立せいりつ
  • ぼつゆう回路かいろてき无向图是连通てきとう且仅とう它是そくとう价于:

まいり

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參考さんこう文獻ぶんけん

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  1. ^ Chapter 11: Digraphs: Principle of duality for digraphs: Definition (PDF). [2020-10-04]. (原始げんし内容ないようそん (PDF)于2020-01-10). 
  2. ^ Diestel, R. Graph Theory, Electronic Edition: 12. 2005 [2020-10-04]. (原始げんし内容ないようそん于2019-12-16). 
  3. ^ Gross, Jonathan L.; Yellen, Jay. Handbook of graph theory. CRC Press. 2004: 335. ISBN 978-1-58488-090-5. 
  4. ^ Liu, Qinghai; Zhang, Zhao. The existence and upper bound for two types of restricted connectivity. Discrete Applied Mathematics. 2010-03-01, 158 (5): 516–521. doi:10.1016/j.dam.2009.10.017. 
  5. ^ Balbuena, Camino; Carmona, Angeles. On the connectivity and superconnectivity of bipartite digraphs and graphs. Ars Combinatorica. 2001-10-01, 61: 3–22. 
  6. ^ Gibbons, A. Algorithmic Graph Theory. Cambridge University Press. 1985. 
  7. ^ Nagamochi, H.; Ibaraki, T. Algorithmic Aspects of Graph Connectivity. Cambridge University Press. 2008. 
  8. ^ Dirac, Gabriel Andrew. In abstrakten Graphen vorhandene vollständige 4-Graphen und ihre Unterteilungen. Mathematische Nachrichten. 1960, 22 (1–2): 61–85. MR 0121311. doi:10.1002/mana.19600220107. .
  9. ^ Flandrin, Evelyne; Li, Hao; Marczyk, Antoni; Woźniak, Mariusz. A generalization of Dirac's theorem on cycles through k vertices in k-connected graphs. Discrete Mathematics. 2007, 307 (7–8): 878–884. MR 2297171. doi:10.1016/j.disc.2005.11.052. .