📷10.5 图的连通性
- 1. 通路
- 1.1 通路
- 1.2 回路
- 1.3 其他术语
- 2. 无向图的连通性
- 2.1 无向图的连通与不连通
- 2.2 定理
- 2.3 连通分支
- 3. 图是如何连通的
- 3.1 割点（= 关节点）
- 3.2 割边（= 桥）
- 3.3 不可分割图
- 3.4 𝑘(𝐺)
- 3.5 𝑘连通的
- 3.6 𝑘(𝐺) ≤ λ(𝐺) ≤ δ(𝐺)
许多问题可以用沿图的边前进所形成的通路来建模。
例如，判定能否在两个计算机之间用中间连接传递消息的问题，就可以用图模型来研究。利用图模型中的通路可以解决投递邮件、收取垃圾以及计算机网络诊断等有效规划路线的问题。
1. 通路
通路（path）是边的序列，它从图的一个顶点开始沿着图中的边行经图中相邻的顶点。
1.1 通路
通路的定义：设 n 是非负整数且G是无向图。在G中从 u 到 v 的长度为 n 的通路是G的n条边e1, e2, …, en 的序列，其中存在 x0 = u, x1, x2, …, xn = v 的顶点序列，使得对于i= 1, 2,…, n, ei 以 xi-1 和 xi 作为端点。当这个图是简单图时，就用顶点序列 x0 , x1 , …, xn 表示这条通路（因为列出这些顶点就唯一地确定了通路）。
注意：长度为 0 的通路由单个顶点组成。
1.2 回路
回路(circuit）的定义：若一条通路在相同的顶点开始和结束，即 u=v 且长度大于0，则它是一条回路。（相同的顶点开始和结束且长度大于0的通路 👉 回路 / 圈）
把通路或是回路说成是经过顶点x1, …, xn-1 或遍历边 e1, e2, …, en 。
若通路或回路不重复地包含相同的边，则它是简单的。
1.3 其他术语
关于上面的概念，有许多不同的术语：有时使用路径（walk）而不是通路（path）,这时使用顶点和边相互交替的序列来表示 v0, e1, v1, e2, v2,……, vn-1, en, vn
当使用 “路径（walk）” 这个术语时，就会使用 闭合路径（closed walk） 而不是 “回路” 表示起始和终止于同一顶点的路径~
使用 路线trail 表示没有重复边的路径。
通路path 常用来表示没有重复顶点的路线。
各种术语比较混乱，需要考虑上下文才能弄清楚。
2. 无向图的连通性
2.1 无向图的连通与不连通
定义：若无向图中每一对不同的顶点之间都有通路，则该图称为连通的。
不连通的无向图称为不连通的。当从图中删除顶点或边，或两者时，得到了不连通的子图。就称将图变成不连通的。
连通性满足等价关系！！！
例题：
图二中，G1是连通的，G2是不连通的。
例如： G2在顶点 a 和 d 之间没有通路。
2.2 定理
在连通无向图的每一对不同的顶点之间都存在简单通路
（简单通路：是通路 且 不重复地包含相同的边）
2.3 连通分支
图G的连通分支是G的连通子图，且该子图不是图G的另一个连通子图的真子图。
💙连通子图 指的是图H的一个子图H1，且该子图H1是连通的
图G的连通分支是G的一个极大连通子图。图G的连通分支数记作W(G)。
不连通的图G具有2个或2个以上不相交的连通子图，并且G是这些连通子图的并。
例题：
图三中H的连通分支是什么？
🔴解：图三中，图H是三个不相交的连通子图H1、H2、H3的并(∪) 。这三个子图就是H的连通分支
3. 图是如何连通的
3.1 割点（= 关节点）
点割集定义： 设无向图G =（V, E）为连通图，若有点集 V1 ⊂ V，使图G删除了 V1 的所有结点后，所得的子图是不连通图，而删除了 V1 的任何真子集后，所得到的子图仍是连通图，则称 V1 是G的一个点割集。
割点定义： 若某一个结点构成一个点割集，则称该结点为割点（关节点）。
3.2 割边（= 桥）
边割集定义： 设无向图 G =（V, E）为连通图，若有边集 E1⊂E，使图G删除了E1的所有边后，所得的子图是不连通图，而删除了E1的任一真子集后，所得到的子图仍是连通图，则称E1是G的一个边割集。
割边定义： 若某一个边构成一个边割集，则称该边为割边 (桥)。
3.3 不可分割图
不可分割图定义： 不含割点的连通图称为不可分割图。
不可分割图比有割点的连通图具有更好的连通性
3.4 𝑘(𝐺)
除完全图以外，每一个连通图都有一个点割集！
我们定义非完全图的点连通度为点割集中最小的顶点数，记作：𝑘(𝐺)
-
即：至少在连通图中删去𝑘(𝐺)个点使其不连通！
-
另外，
𝑘(𝐺)越大，我们认为G的连通性越好。不连通的图和K
1
(只有一个顶点的完全图)，有 𝑘(𝐺) = 0；含有点割集的连通图和K 2 , 𝑘(𝐺) = 2
3.5 𝑘连通的
若𝑘(𝐺) ≥ m，我们称图为m连通的（或是：m顶点-连通的）
3.6 𝑘(𝐺) ≤ λ(𝐺) ≤ δ(𝐺)
-
δ(G)=min {deg(v) | v ϵ V }，
- 连通度 𝑘(𝐺) 是为了产生一个不连通图需要删去的点的最少数目。于是一个不连通图的连通度等于0. 例如， 𝑘(K𝑝)=p-1。
定义 λ(𝐺)=𝑚𝑖𝑛{ |E1| | E1是G的边割集} 为G的边连通度。边连通度是为了产生一个不连通图需要删去的边的最少数目
定理：对于任何一个图G，有 𝑘(𝐺) ≤ λ(𝐺) ≤ δ(𝐺)
