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离散数学__图的基本概念.ppt
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2010-07-02
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64页
1856年,哈密顿在给格雷夫斯的信中提出一个游戏:用正十二面体上20个顶点表示20个城市,要求游戏者沿着各边行走,走遍每个城市一次且仅一次,最后回到原出发城市。这个游戏促使人们研究如何判断一个图有无这一性质,如果有,则又如何确定这样的路径,即称之为哈密顿图。这是一个至今尚未完全解决的问题
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离散数学讲义之
图 论
主讲 : 熊焕亮
2
图论简介
•
图论( graph theory )是研究节点和边组成的
图形的数学理论和方法,为离散数学的一个重要
分支。图论的基本元素是节点和边(也称线、弧、
枝),用节点表示所研究的对象,用边表示研究
对象之间的某种特定关系。因此,图论可用节点
和边组成的图形及其有关的理论和方法来描述、
分析和解决各种实际问题,已广泛地应用于物理、
化学、运筹学、计算机科学、电子学、信息论、
控制论、网络理论、管理科学、社会科学等几乎
所有学科领域的有关问题。图论与组合数学、线
性规划、群论、矩阵论、概率论、数值分析等数
学分支有密切的关系。
3
图论简介
•
图论中的图是由若干给定的点及连接两点的线所构成的图形,这种图
形通常用来描述某些事物之间的某种特定关系,用点代表事物,用连
接两点的线表示相应两个事物间具有这种关系。图论本身是应用数学
的一部份,因此,历史上图论曾经被好多位数学家各自独立地建立过。
关于图论的文字记载最早出现在瑞士数学家欧拉( Leonhard Eula
r ) 1736 年的论文中,解决了著名的哥尼斯保七桥问题。因此通常
认为欧拉是图论的创始人。
•
1845 年,德国物理学家基尔霍夫为了解决一类线性联立方程组而创
建“树”理论。他把电网络和其中的电阻、电容和电感等抽象化,用一
个只有点和边组成的组合结构来代替电网络,而不指明每条边所代表
的电器元件种类 , 这样就可以方便地对方程组进行求解。
•
1852 年,格思里在对地图着色时发现 , 无论多么复杂的地图 , 只要用
四种颜色就能将相邻区域区分开来。这就是所谓“四色猜想”。经过百
余年的努力,直到 1976 年才由阿佩尔和赫肯借助电子计算机证明了
四色定理。
4
图论简介
•
1856 年,哈密顿在给格雷夫斯的信中提出一个游戏:用正十二面体
上 20 个顶点表示 20 个城市,要求游戏者沿着各边行走,走遍每个
城市一次且仅一次,最后回到原出发城市。这个游戏促使人们研究
如何判断一个图有无这一性质,如果有,则又如何确定这样的路径,
即称之为哈密顿图。这是一个至今尚未完全解决的问题。
•
1962 年,中国数学家管梅谷提出一个所谓“中国邮路问题”:邮递员
带着邮件从邮局出发,走遍他所管辖的每一条街道,最后回到邮局,
如何选择路线,使走的路程最短。 1967 年,埃德蒙兹给出中国邮
路问题一个好的解法。
•
图论虽有 200 年的历史 , 但受计算机科学发展的刺激 , 发展极其迅
速。上世纪 60 年代以来图论在各种学科领域中得到了广泛应用。图
论在理论上也得到了新的发展,如图特等发展了拟阵理论,贝尔热
等发展了超图理论,埃尔德什等发展了极图理论等。
•
本书介绍图的基本概念、路与回路、图的矩阵表示、欧拉图与汉密
尔顿图、平面图、对偶图与着色、树与生成树、根树及其应用、二
部图、匹配等。各章节主要知识点关联如图 4.0.0 所示。
5
图 4.0.0 第四部分各章节主要知识点关联图
图
边集 顶点集
连通性
同构性
匹配性
带权图
平面图
着色性
关 联
矩阵
邻 接
矩阵
可
达
矩
阵
平面图的着色
通路
连通图
二部图
欧拉图
哈密顿图 树
图的矩阵表示
强连通图
单向连通图
弱连通图
哈密顿通路
哈密顿回路
欧拉通路
欧拉回路
生成树 森林
根树
有向性
最小生成树
最优树遍历二叉树
中序行遍法 前序行遍法 后序行遍法
Huffman 算法
简单图
多重图
边覆盖
集
无平行边,
无环
有平行边
无向图有向图
平凡图
完全图
正则图
相邻
可达
回路
支配集 点独立
集
点覆盖
集
带权图
基图
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cuiqb2008
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