图的基本概念无向图及有向图课件.ppt
《图的基本概念无向图及有向图课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《图的基本概念无向图及有向图课件.ppt(61页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、关于图的基本概念无向图及有向图现在学习的是第1页,共61页 图论的起源图论的起源图论是组合数学的一图论是组合数学的一个分支个分支,它起源于它起源于17361736年欧拉的第一年欧拉的第一篇关于图论的论文,篇关于图论的论文,这篇论文解决了著这篇论文解决了著名的名的 “哥尼斯堡七哥尼斯堡七桥问题桥问题”,从而使,从而使欧拉成为图论的创始欧拉成为图论的创始人。人。现在学习的是第2页,共61页哥尼斯堡七桥问题尼斯堡七桥问题解决方式解决方式莱昂哈德莱昂哈德欧拉欧拉(Leonhard EulerLeonhard Euler)在)在17351735年圆满地解决年圆满地解决了这一问题,证明这种方法并不存在,也
2、顺带解决了了这一问题,证明这种方法并不存在,也顺带解决了一笔画问一笔画问题题。他在圣彼得堡科学院发表了图论史上第一篇重要文献。欧。他在圣彼得堡科学院发表了图论史上第一篇重要文献。欧拉把实际的抽象问题简化为平面上的点与线组合,每一座桥视拉把实际的抽象问题简化为平面上的点与线组合,每一座桥视为一条线,桥所连接的地区视为点。这样若从某点出发后最后为一条线,桥所连接的地区视为点。这样若从某点出发后最后再回到这点,则这一点的线数必须是偶数。再回到这点,则这一点的线数必须是偶数。zh.wikipedia.org/wiki/File:Konigsberg_bridges.png 现在学习的是第4页,共61页
3、5图论的起源欧拉最后给出任意一种河欧拉最后给出任意一种河桥图能否全部走一桥图能否全部走一次的次的判定法则判定法则。如果通。如果通奇数座奇数座桥的地方桥的地方不止两不止两个个,那么满足要求的路线便不存在了。如果只有,那么满足要求的路线便不存在了。如果只有两个地方两个地方通奇数座桥,则可从其中任何一地通奇数座桥,则可从其中任何一地出发找到所要求的路线。若出发找到所要求的路线。若没有一个地方没有一个地方通奇通奇数座桥,则从任何一地出发,所求的路线都数座桥,则从任何一地出发,所求的路线都能实现,他还说明了怎样快速找到所要求的能实现,他还说明了怎样快速找到所要求的路线。路线。不少数学家都尝试去解析这个事
4、例。而这些不少数学家都尝试去解析这个事例。而这些解析,最后发展成为了数学中的解析,最后发展成为了数学中的图论图论。现在学习的是第5页,共61页 欧 拉 图定义定义 一个图一个图,如果能够从一点出发如果能够从一点出发,经过每条边一次且仅一次再回到起经过每条边一次且仅一次再回到起点点,则称为则称为欧拉图欧拉图 欧拉在论文中给出并证明了判断欧欧拉在论文中给出并证明了判断欧拉图的充分必要条件定理拉图的充分必要条件定理,并证明了七并证明了七桥图不是欧拉图。桥图不是欧拉图。现在学习的是第6页,共61页 从这个问题可以看出:图图:图用点代表各个事物图用点代表各个事物,用边代表各用边代表各个事物间的二元关系。
5、个事物间的二元关系。所以,图是研究集合上的二元所以,图是研究集合上的二元关系的工具,是建立数学模型的一关系的工具,是建立数学模型的一个重要手段。个重要手段。现在学习的是第7页,共61页 2、一百多年以后 “七桥七桥”问题以后,图论的研究停滞了一百问题以后,图论的研究停滞了一百多年,直到多年,直到18471847年,基尔霍夫用年,基尔霍夫用“树树”图图解决了电路理论中的求解联立方程的问题,解决了电路理论中的求解联立方程的问题,十年后凯莱用十年后凯莱用 “树树”图计算有机化学中的图计算有机化学中的问题。在这一时期流行着两个著名的图论问题。在这一时期流行着两个著名的图论问题:哈密尔顿回路问题和问题:
6、哈密尔顿回路问题和 “四色猜想四色猜想”问题。问题。现在学习的是第8页,共61页3.哈密尔顿回路问题 18561856年年,英国数学家哈密尔顿设计了一英国数学家哈密尔顿设计了一个周游世界的游戏,他在一个正十二面个周游世界的游戏,他在一个正十二面体的二十个顶点上标上二十个著名城市体的二十个顶点上标上二十个著名城市的名字,要求游戏者从一个城市出发,的名字,要求游戏者从一个城市出发,经过每一个城市一次且仅一次,然后回经过每一个城市一次且仅一次,然后回到出发点。到出发点。现在学习的是第9页,共61页哈密尔顿回路图 此路线称为:此路线称为:哈密尔顿回路哈密尔顿回路,而此图称为:而此图称为:哈密尔顿图哈密
7、尔顿图。现在学习的是第10页,共61页4、“四 色 猜 想”问 题 人们在长期为地图人们在长期为地图(平面图平面图)上色时发现,上色时发现,最少只要四种颜色,就能使得有相邻最少只要四种颜色,就能使得有相邻国界的国家涂上不同的颜色国界的国家涂上不同的颜色 四色猜想的证明一直没有解决,直四色猜想的证明一直没有解决,直到一百多年后,在计算机出现以后,于到一百多年后,在计算机出现以后,于19761976年用计算机算了年用计算机算了12001200多小时,才多小时,才证明了四色猜想问题证明了四色猜想问题。现在学习的是第11页,共61页 5、又过了半个世纪 四色猜想问题出现后,图论的研究四色猜想问题出现后
8、,图论的研究又停滞了半个世纪,直到又停滞了半个世纪,直到19201920年年科尼科尼格格写了许多关于图论方面的论文,并写了许多关于图论方面的论文,并于于19361936年发表了第一本关于图论的书。年发表了第一本关于图论的书。此后图论从理论上到应用上都有了很大此后图论从理论上到应用上都有了很大发展。特别是计算机的出现使图论得到发展。特别是计算机的出现使图论得到飞跃的发展。飞跃的发展。现在学习的是第12页,共61页 学好图论十分重要 图论是组合数学的一个分支,与其它数学分支如图论是组合数学的一个分支,与其它数学分支如群论、矩阵论、集合论、概率论、拓扑学、数值群论、矩阵论、集合论、概率论、拓扑学、数
9、值分析等有着密切的联系分析等有着密切的联系 。图论给含有二元关系的系统提供了数学模型,因图论给含有二元关系的系统提供了数学模型,因而在许多领域里都具有越来越重要的地位,并且而在许多领域里都具有越来越重要的地位,并且在物理、化学、信息学、运筹学等各方面都取得在物理、化学、信息学、运筹学等各方面都取得了丰硕的成果。了丰硕的成果。从二十世际从二十世际50 50 年代以来,由于计算机的迅速发年代以来,由于计算机的迅速发展,有力地推动了图论的发展,使得图论成为数展,有力地推动了图论的发展,使得图论成为数学领域里发展最快的分支之一。学领域里发展最快的分支之一。现在学习的是第13页,共61页14第第7 7章
10、章 图的概念图的概念本章学习:本章学习:1.1.无向无向图及有向图图及有向图2.2.通路、回路、图的连通性通路、回路、图的连通性3.3.图的矩阵表示图的矩阵表示4.4.最短路径及关键路径最短路径及关键路径 现在学习的是第14页,共61页15今日内容无向图及有向图无向图及有向图图的一些相关概念图的一些相关概念度度握手定理握手定理子图相关概念子图相关概念图同构图同构现在学习的是第15页,共61页16预备知识有序积有序积:AB=|xAyB:AB=|xAyB有序对有序对:无序积无序积:A&B=(x,y)|xAyB:A&B=(x,y)|xAyB无序对无序对:(x,y)=(y,x):(x,y)=(y,x)
11、多重集多重集:a,a,a,b,b,ca,b,c:a,a,a,b,b,ca,b,c重复度重复度:a:a的重复度为的重复度为3,b3,b的为的为2,c2,c的为的为1 1现在学习的是第16页,共61页171 1、无序积、无序积:A&BA&B设设A A、B B为两集合,称为两集合,称a,b|aAbBa,b|aAbB为为A A与与B B 的无序积,记作的无序积,记作A&BA&B。为方便起见,将无序对为方便起见,将无序对a,ba,b记作记作 (a,b)(a,b)。(a,b)(a,b)(b,a)(b,a)例:例:设设A=a,b,B=c,d,A=a,b,B=c,d,则则A&BA&B?A&AA&A?A&B=(
12、a,c),(a,d),(b,c),(b,d)A&B=(a,c),(a,d),(b,c),(b,d)A&A=(a,a),(a,b),(b,b)A&A=(a,a),(a,b),(b,b)现在学习的是第17页,共61页182 2、无向图、无向图一个一个无向图无向图G G是一个二元组是一个二元组,即即G=,G=,其中其中:.V V是是一一个个非非空空集集合合,称称为为G G的的顶顶点点集集,V,V中中元元素素称称为为顶点顶点或或结点结点;.E E是是无无序序积积V&VV&V的的一一个个多多重重子子集集,称称E E为为G G的的边边集集,E,E中元素称为中元素称为无向边无向边或简称或简称边边。用用小小圆
13、圆圈圈表表示示V V中中顶顶点点,若若(a,b)E,(a,b)E,就就在在a,ba,b之之间间连连线线段段表表示示边边(a,b),(a,b),其其中中顶顶点点的的位位置置、连连线线的的曲曲直直及及是是否否相相交交都无关紧要。都无关紧要。现在学习的是第18页,共61页无向图示例无向图示例 给定无向图G,其中 Vv1,v2,v3,v4,v5,E=(v1,v1),(v1,v2),(v2,v3),(v2,v3),(v2,v5),(v1,v5),(v4,v5).现在学习的是第19页,共61页203 3、有向图、有向图 一个一个有向图有向图D D是一个二元组是一个二元组,即即D=,D=,其中:其中:.V
14、V同无向图中的顶点集同无向图中的顶点集;.E E是笛卡儿积的是笛卡儿积的多重子集多重子集,其元素称为其元素称为有向边有向边,也也简称简称边边.现在学习的是第20页,共61页有向图示例有向图示例 给定有向图D=,其中 Va,b,c,d,E,。现在学习的是第21页,共61页图的一些概念和规定图的一些概念和规定G G表示无向图,但有时用表示无向图,但有时用G G泛指图泛指图(无向的或有向的无向的或有向的)。D D只能表示有向图。只能表示有向图。V(G)V(G),E(G)E(G)分别表示分别表示G G的顶点集和边集。的顶点集和边集。若若|V(G)|V(G)|n n,则称则称G G为为n n阶图阶图。若
15、若|V(G)|V(G)|与与|E(G)|E(G)|均为有限数,则称均为有限数,则称G G为为有限图有限图。若边集若边集E(G)E(G),则称则称G G为为零图零图,此时,又若,此时,又若G G为为n n阶图,则阶图,则称称G G为为n n阶零图阶零图,记作,记作N Nn n,特别地,称特别地,称N N1 1为为平凡图平凡图 在图的定义中规定顶点集在图的定义中规定顶点集V V为非空集,但在图的运算中可能产为非空集,但在图的运算中可能产生顶点集为空集的运算结果,为此规定顶点集为空集的图为生顶点集为空集的运算结果,为此规定顶点集为空集的图为空空图图,并将,并将空图记为空图记为。现在学习的是第22页,
16、共61页标定图与非标定图、基图 将图的集合定义转化成图形表示之后,常用将图的集合定义转化成图形表示之后,常用e ek k表示表示无向边无向边(v vi i,v,vj j)(或或有向边有向边 ),),并称顶点或边用字母标定的图为并称顶点或边用字母标定的图为标定图标定图,否则称为否则称为非标定图非标定图。将有向图各有向边均改成无向边后的无向将有向图各有向边均改成无向边后的无向图称为原来图的图称为原来图的基图基图。易知标定图与非标定图是可以相互转化的,易知标定图与非标定图是可以相互转化的,任何无向图任何无向图G G的各边均加上箭头就可以得的各边均加上箭头就可以得到到以以G G为基图的有向图为基图的有
17、向图。现在学习的是第23页,共61页关联与关联次数、环、孤立点 设设G G为无向图,为无向图,ek(vi,vj)E)E,称称vi,vj为为ek的端点,的端点,ek与与vi或或ek与与vj是是彼此相关联彼此相关联的。的。若若vivj,则称则称ek与与vi或或ek与与vj的的关联次数关联次数为为1 1。若若vivj,则称则称ek与与vi的的关联次数为关联次数为2 2,并称,并称ek为为环环。任意的任意的vlVV,若若vlvi且且vlvj,则称则称ek与与vl的的关关联次数为联次数为0 0。现在学习的是第24页,共61页关联与关联次数、环、孤立点 设设D D为有向图,为有向图,ek EE,称称vi,
18、vj为为ek的的端点端点。若若vivj,则称则称ek为为D D中的中的环环。无论在无向图中还是在有向图中,无边关无论在无向图中还是在有向图中,无边关联的顶点均称为联的顶点均称为孤立点孤立点。现在学习的是第25页,共61页相邻与邻接 设无向图设无向图G GVE,vi,vjVV,ek,elEE。若若 etEE,使得使得et(vi,vj),则称则称vi与与vj是彼此相是彼此相邻的邻的若若ek与与el至少有一个公共端点,则称至少有一个公共端点,则称ek与与el是彼此是彼此相邻的相邻的。设有向图设有向图D DVE,vi,vjVV,ek,elEE。若若 etEE,使得使得et ,则称则称vi为为et的始点
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基本概念 课件
限制150内