🍓 图的基本术语

图的基本术语

图的定义

图通常用一个二元组G=<V,E>表示,V表示顶点集,E表示边集。|V|表示顶点的个数,即顶点数,n个顶点的图称为n阶图。|E|表示边集中元素的个数,即边数。

注:V和E均为有限集合,E可以为空,V不可以为空,但在运算中可能产生V为空集,即空图。

有向图

图G中每条边都是有方向的,则称为有向图,有向边也成为弧,每条弧是由两个顶点组成的有序对,例如从顶点v1到顶点v3的弧,记为<v1,v3>,v1称为弧尾,v3称为弧头

无向图

图G中每条边没有方向,则成为无向图,每条边是两个顶点组成的无序对,例如顶点v1和v3之间的边,记为(v1,v3)或(v3,v1)

注:尖括号<vi,vj>表示有序对,圆括号(vi,vj)表示无序对

简单图、多重图

即不含平行边也不含环的图称为简单图
无向图中,如果关联一对顶点的无向边多余一条,则这些边称为平行边,平行边的条数称为重数
有向图中,或关联一对顶点的有向边多于一条,并且这些边的始点和终点相同(方向一致),则这些边为平行边
自环是指一条边关联的节点是同一个节点
多重图是指有平行边的图称为多重图,平行边的条数为重数

完全图

无向图中,或任意两个点之间都有一条边,则该图为无向完全图,n个顶点,每个顶点到其他n-1个顶点都有边,一共有n(n-1)/2条边
有向图中,或任意两个点都有两条方向相反的两条弧,则称为该图为有向完全图,n个顶点,每个顶点发出n-1条边,并且进来n-1条边,一共n(n-1)条边

稠密图、稀疏图

有很少边或者弧的图称为稀疏图,反之则为稠密图。这是一个模糊的概念,很难确定分界线,一般来说,图G满足|E|<|V|*log|V|,则称为稀疏图

在实际运用中,经常在边上标注如距离、时间、耗费等数值,该数值称为边的权值,带权值的图称为网

邻接和关联

邻接是指顶点之间的关系,关联是指边和顶点的关系。(v1,v2)称v1和v2互相邻接,<v1,v2>称v1邻接到v2 或 v2邻接于v1,若存在(v1,v2)或<v1,v2>,则称边或弧关联于v1,v2

顶点的度

顶点的度是指与该顶点相关联边的数目,记为TD(v)
握手定理度数之和等于边数的两倍,在有向图中一个入度对应一个出度,一个入度一个出度对应一条边,入度加出度等于总度数,对于无向边两个度对应一条边

路径、路径长度、距离

路径: 接续的边的顶点构成的序列
路径长度:路径上边或弧的数目
距离:从顶点到另一顶点的最短路径长度

注:在有向图中,路径必须沿着箭头的方向走,无向图只要右边就可以走

回路、简单路径、简单回路

回路(环):第一个顶和最后一个顶点相同的路径。
简单路径:除路径起点和终点可以相同外,其余顶点均不同的路径
简单回路:除路径起点和终点相同外,其余顶点均为不同的路径,可见简单回路是一种简单路径的一种特殊情况

子图、生成子图

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,即从图中选择若干顶点,或干条边构成的图称为原图的子图
生成子图:从图中选择所有顶点、若干条边构成的图称为原图的生成子图 ,“生成”两个字含义就是包含所有顶点

连通图和连通分量

连通图:无向图中,如果顶点vi到vj有路径,则vi和vj是连通的,如果图中任何两个订单都是连通的,则称G为连通图
连通分量:无向图G的极大连通子图称为G的连通分量,极大连通子图的意思是:该子图G的连通子图,如果再加入一个顶点,该子图不连通。


1--------2               10
|   6    | \            /  \
|        |  7          8----9
5----4---3

连通分量1        连通分量2      连通分量3
1--------2                        10
|        | \        6            /  \
|        |  7                   8----9
5----4---3

强连通图、强连通分量

强连通图:在有向图中,如果图中任何两个顶点vi到vj有路径,且vj到vi也有路径,则G为强连通图
强连通分量:有向图G的极大强连通分量称为G的强连通分量。 极大强连通子图的意思是,该子图是G的强连通子图,如果再加入一个顶点,该子图不再是强连通的

树和有向树

从图论来看,树是一个无环连通图,一个含n个顶点,m条边的图,只要满足下列条件之一就是一棵树

有向树:只有一个顶点度为0,其余顶点入度均为1的有向图

生成树、生成森林

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,该子图不再连通

生成树:包含无向图G所有顶点的极小连通子图

因为生成树包含所有节点,所以只有连通图才能有生成树,对于非连通图,每一个连通分量会有一棵生成树

生成森林:对于非连通图,由各个连通分量的生成树组成的集合

二分图

二分图、又称为二部图,G=<V,E>是一个无向图,如果顶点集V分割为两个互不相交的子集V1,V2,且图中的每条边(i,j)所关联的两个顶点i和j分别属于两个不同的顶点集,则成为G为二分图