离散数学是计算机科学中的基础学科,主要研究离散而非连续的对象。在浙江大学的离散数学讲义中,重点讲解了图论这一重要概念。图论是离散数学的一个核心分支,它研究由顶点和边构成的抽象结构——图。
在图论中,**图**是由顶点和边组成的集合。**定义**一条**道路(path)**是指图中一连串相邻的边,如(V 0 ,V 1 ),(V 1 ,V 2 ),…(V k-1 ,V k )。道路的长度是边的数量,即k。如果起点和终点相同,那么这条道路被称为**回路(circuit)**。
**简单道路(simple path)**是指一条道路上没有重复的边,而**基本道路(element path)**则是指除了起点和终点外,没有其他顶点重复出现的道路。如果回路满足这个条件,就叫做**简单回路(simple circuit)**或**基本回路(element circuit)**。例如,路径(c,a,b,c,d,b)包含重复的顶点b和c,因此它不是基本道路,而路径( c ,d , b , c )是基本道路。
**连通性(connectivity)**是图论中的关键概念。**定义**:如果图中存在一条从顶点V 0 到顶点V k 的道路,则称顶点V 0 和V k **连通(connective)**或**可达(reachable)**。对于无向图,如果从一个顶点可以到达另一个顶点,那么反过来也是可以的。但在有向图中,这可能不成立。
**定理1**指出,对于任何连通的无向图,其任意两个不同的顶点之间都存在一条简单道路。因此,如果无向图中任意两个顶点都连通,那么这个图被称为**连通的(connected)**。图可以分为若干个不相交的子图,每个子图自身都是连通的,这些子图被称为**连通分图(connected components)**。
对于有向图,连通性的概念有所不同。**弱连通(weakly connected)**是指当去掉有向图的箭头后得到的无向图是连通的。而**强连通(strongly connected)**则意味着图中的任意两个顶点之间都存在双向的可达路径,即无论从哪个顶点出发都能通过一系列边到达其他所有顶点。
离散数学中的图论部分涵盖了图的基本概念,如顶点、边、道路、回路,以及它们的性质和连通性。理解这些概念对于学习数据结构、算法设计、网络理论以及计算机科学的其他领域至关重要。深入研究这些内容可以帮助我们解决实际问题,比如路由规划、社交网络分析、计算机网络的设计等。