連通圖

連通圖

在圖論中,連通圖基於連通的概念。在一個無向圖 G 中,若從頂點vi到頂點vj有路徑相連(當然從vj到vi也一定有路徑),則稱vi和vj是連通的。如果 G 是有向圖,那么連線vi和vj的路徑中所有的邊都必須同向。如果圖中任意兩點都是連通的,那么圖被稱作連通圖。如果此圖是有向圖,則稱為強連通圖(注意:需要雙向都有路徑)。圖的連通性是圖的基本性質。

概述

連通圖連通圖

在圖論中,連通圖基於連通的概念。在一個無向圖 G 中,若從頂點vi到頂點vj有路徑相連(當然從vj到vi也一定有路徑),則稱vi和vj是連通的。如果 G 是有向圖,那么連線vi和vj的路徑中所有的邊都必須同向。如果圖中任意兩點都是連通的,那么圖被稱作連通圖。圖的連通性是圖的基本性質。

嚴格定義

對一個圖 G=(V,E) 中的兩點 x 和 y ,若存在交替的頂點和邊的序列

Γ=(x=v0-e1-v1-e2-...-ek-(vk+1)=y) (在有向圖中要求有向邊vi−( vi+1)屬於E ),則兩點 x 和 y 是連通的。Γ是一條x到y的連通路徑,x和y分別是起點和終點。當 x = y 時,Γ 被稱為迴路。如果通路 Γ 中的邊兩兩不同,則 Γ 是一條簡單通路,否則為一條複雜通路。如果圖 G 中每兩點間皆連通,則 G 是連通圖。

相關概念

連通分量: 無向圖 的一個極 大連通子圖稱為 的一個連通分量(或 連通分支)。連通圖只有一個 連通分量,即其自身;非連通的 無向圖有多個連通分量。

強連通圖: 有向圖 =( , ) 中,若對於V中任意兩個不同的 頂點 和 ,都存在從 到 以及從 到 的路徑,則稱 是強連通圖。相應地有強 連通分量的概念。 強連通圖只有一個強 連通分量,即是其自身;非強連通的 有向圖有多個強連分量。

單向連通圖:設G=是 有向圖,如果u->v意味著圖G至多包含一條從u到v的簡單路徑,則圖G為單連通圖。

弱連通圖:將 有向圖的所有的有向邊替換為無向邊,所得到的圖稱為原圖的基圖。如果一個 有向圖的基圖是連通圖,則有向圖是 弱連通圖。

初級通路:通路中所有的 頂點互不相同。初級通路必為簡單通路,但反之不真。

性質

一個 無向圖 =( , ) 是連通的,那么邊的數目大於等於 頂點的數目減一:|E|>=|V|-1,而反之不成立。

如果 =( , ) 是 有向圖,那么它是 強連通圖的必要條件是邊的數目大於等於 頂點的數目:|E|>=|V|,而反之不成立。

沒有 迴路的 無向圖是連通的若且唯若它是 樹,即等價於:|E|=|V|-1。

參考來源

Fred Buckley,Marty Lewinter.《圖論簡明教程》.李慧霸 王鳳芹 譯.北京:清華大學出版社.2005 年

W.T.Tutte, Graph Theory . Cambridge University Press . 2004

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