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7.1圖的定義和術語

圖(Graph):是由頂點的有窮非空集合和頂點之間邊的集合組成,通常表示為:G(V,E),其中,G表示一個圖,V是圖G中頂點的集合,E是圖G中邊的集合。

線性表中我們把元素叫元素,樹中叫結點,在途中資料元素我們則稱為頂點(Vertex)。

線性表可以沒有資料元素,稱為空表,樹中可以沒有結點,叫空樹,圖中強調頂點集合V要有窮且非空。


有向邊:若從頂點Vi到Vj的邊有方向,則稱這條邊為有向邊,也稱為弧(Arc),用有序偶<Vi,Vj>來表示,Vi稱為弧尾,Vj稱為弧頭。

如下面這個圖。


這是無向圖,G={V2,E2}。

V2={A,B,C,D}

E2={<B,A>,<B,C>,<C,A>,<A,D>}

簡單圖:在圖結構中,若不存在頂點到其自身的邊,且同一條邊不重複出現,則稱這樣的圖為簡單圖。

比如,下面這個就是不是簡單圖:


無向完全圖:在無向圖中,如果任意兩個頂點間都存在邊,則稱該圖為無向圖。含有n個頂點的無向完全圖有n*(n-1)/2條邊。

如下圖所示:


有向完全圖:在有向圖中,如果任意兩個頂點之間都存在方向互為相反的兩條弧,則稱該圖為有向完全圖。含有n個頂點的有向完全圖有n*(n-1)條邊。

如下圖所示:


稀疏圖和稠密圖:這裡的稀疏圖和稠密圖是模糊的概念,都是相對而言的,通常認為邊或弧數小於n*logn(n是頂點個數)的圖稱為稀疏圖,反之稱為稠密圖。

帶權的圖通常稱為網(Network):圖的邊或弧帶有與它相關的數字,這種與圖的邊或弧相關的樹叫權(Weight)。

假設有兩個圖G1=(V1,E1)和G2=(V2,E2),如果V2⊆V1,E2⊆E1,則稱G2為G1的子圖(Subgraph)


對於無向圖G=(V,E),如果邊(V1,V2)∈E,則稱頂點V1和V2互為鄰接點(Adjacent),即V1和V2相鄰。邊(V1,V2)依附(incident)於頂點V1和V2,或者說邊(V1,V2)與頂點V1和V2相關聯。

頂點V的度(Degree)是和V相關聯的邊的數目,記為TD(V),如下圖,頂點A與B互為鄰接點,邊(A,B),依賴於頂點A,B上,所以A的度為3。


對於有向圖G=(V,E),如果有<V1,V2>∈E,則稱頂點V1鄰接到頂點V2,頂點V2鄰接自頂點V1.

以頂點V為頭的弧的數碼稱為V的入度(InDegree),記為ID(V),以V為尾的弧的數目稱為V的出度(OutDegree),記為OD(V),因此頂點V的度為TD(V)=ID(V)+OD(V),下圖中,A的入度為2,出度為1,所以頂點A度是3。


無向圖G=(V,E)中從頂點V1到頂點V2的路徑(Path)

比如下圖


從B到D的路徑有:

BAD

BCD

BACD

BCAD

如果G是有向圖,則路徑也是有向的。

如下圖


由B到D的路徑就變為:

BAD

BCAD

路徑的長度是路徑上的邊或弧的數目。

第一個頂點到最後一個頂點相同的路徑稱為迴路或環(Cycle)。

序列中頂點不重複出現的路徑叫簡單路徑,除第一個頂點和最後一個頂點外,其餘頂點不重複出現的迴路,稱為簡單迴路或簡單環。

在無向圖G中,如果從頂點V1到頂點V2有路徑,則稱V1和V2是連通的,如果對應圖中任意兩個項點Vi和Vj都是連通的,則稱G是連通圖(ConnectedGraph)。


如上圖左邊的不是連通通,右邊的是連通圖。

無向圖中的極大連通子圖稱為連通分量。

注意:

1.子圖,並且連通。

2.子圖含有極大頂點數。

3.具有極大頂點樹的連通子圖包含依附與這些頂點的所有邊。

在有向圖G中,如果對於每一對Vi到Vj都存在路徑。則稱G是強連通圖。

有向圖中極大強連通圖稱為有向圖的強連通分量。

下圖,左不是強連通圖,右是。並且右側是左側的極大連通子圖,也是左側的強連通分量。


連通圖的生成樹定義!

連通圖的生成樹是一個極小的連通子圖,它包含有圖中全部的n個頂點,但只有足以構成一棵樹的n-1條邊。


如果有一個有向圖恰好有一個頂點度數為0,其餘頂點的入度為1,則是一顆有向樹。