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複雜網路(1)--圖論的基本理論

1 圖論的基本概念

1.1 圖(graph)及其分類

(1) 圖的定義:圖是由點集V={vi}以及V中元素無序對的集合E={ek}所構成的二元組,記為G=(V,E),V中的元素vi稱為節點,E中的元素ek稱為邊。通俗理解:圖是節點和邊構成及集合。
(2) 簡單圖:不含環和多重邊的圖稱為簡單圖。
多重圖:含有多重邊的圖
(3) 完全圖:每一對節點之間都有邊相連的簡單圖稱為完全圖,有n個節點的無向完全圖記為Kn
有向完全圖: 每一對節點間有且僅有一條有向邊的簡單圖
(4) 二部圖:圖G(V,E)的點集V可以分成兩個非空子集X,Y,即X並Y等於V,X交Y等於空集,如果E中的每條邊的兩個端點必有一個屬於X,另一端點屬於Y,則成G為二部圖,有時記為:G = (X,Y,E)。

1.2 節點的度(degree)

(1) 節點的度的定義:與節點(node)V相連的邊(edge)數之和稱為節點的度,記為deg(v),簡記為:d(v)
(2) 懸掛點:度為1的節點稱為懸掛點
懸掛邊:連線懸掛點的邊稱為懸掛邊
(3) 任何圖中,節點的度之和等於邊數的2倍,次數為奇數的節點必為偶數個。
(4) 出度:在有向圖中,以節點vi為起始點的邊數稱為出度
入度:在有向圖中,以節點vi為終止點的邊數稱為入度

1.3 子圖(subgraph)

(1)圖G=(E,V),若E’是E的子集,V’是V的子集,且E’中的邊僅與V’中的節點相關聯,則稱G’=(V’,E’)是G的一個子圖。

1.4 連通圖

(1)各邊相異的道路稱為跡(trace),也成為簡單路勁(simple path);各節點相異的道路稱為軌(track),也稱為基本路徑(essential path);起點和終點重合的道路稱為迴路(circuit),否則稱為開路(open circuit)。
(2)連通圖:圖中任意兩點間至少有一條道路相連,則稱該圖為連通圖。

1.5 圖的矩陣表示

賦權圖G=(E,V),其邊(vi,vj)有權wij,構造矩陣A=(aij)n*n,則成矩陣A為賦權圖G的鄰接矩陣。