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1、图论GraphicTheory阙夏制作内容回顾握手定理及其推论;Euler回路:(1)判别定理(充要条件)及推论;(2)Fleury算法;Hamilton回路:(1)Hamilton道路判别定理(充分条件);(2)Hamilton回路判别定理(充分条件)。第一章图的基本概念§1引论§2图的概念§3道路和回路§4图的矩阵表示法§5中国邮路问题§6平面图§4图的矩阵表示法§4图的矩阵表示法定义:对于图G=(V,E),构造一个矩阵其中n=
2、V
3、;1(vi,vj)∈E;称A是图G的邻接矩阵。0否则;§4图的矩阵表示法-1置换矩阵:相当于将单位矩阵中相应的行与行,或者列与
4、列互换的矩阵。100001010P=a11a12a13a21a22a23a31a32a33A=a11a12a13a31a32a33a21a22a23PA=a11a13a12a31a33a32a21a23a22(PA)P=P就是一个置换矩阵§4图的矩阵表示法-2邻接矩阵中图的性质:v1v2v3v40110101111000100A=无向图的邻接矩阵是对称的!(1)A=(αij)n×n中,第i行或第i列中非0元素的个数等于顶点vi的度。(无向图)§4图的矩阵表示法-3v4v1v2v30110000101011010A=竖入横出(2)A=(αij)n×n中,第i列中非
5、0元素的个数等于顶点vi的入度,第i行中非0元素的个数等于顶点vi的出度。(有向图)§4图的矩阵表示法-4(3)B=A2。a11a12…a1na21a22…a2n……an1an2…annB=A2=a11a12…a1na21a22…a2n……an1an2…ann×=(bij)n×nbij表示vi两步到达vj的路径数目§4图的矩阵表示法-5(4)有向图中:C=AAT。a11a12…a1na21a22…a2n……an1an2…annC=(cij)=a11a21…an1a12a22…an2……a1na2n…ann×cij表示以vi,vj为始点的终点数目。cij=∑αik
6、αjkvivjvk§4图的矩阵表示法-6(5)有向图中:D=ATA。a11a12…a1na21a22…a2n……an1an2…annD=(cij)=a11a21…an1a12a22…an2……a1na2n…ann×dij表示以vi,vj为终点的始点数目。dij=∑αikαjkvivjvk图的同构定义:若两个图顶点数相同且相对应,对应顶点之间的边也相对应,则称两个图同构。G1=(V1,E1),G2=(V2,E2),G1<->G2若u1,v1∈V1,u2,v2∈V2,u1<->u2,v1<->v2,则(u1,v1)∈E1<->(u2,v2)∈E2。v1v2v3v4
7、vavbvcvd图的同构-1v1v2v3v4图G1vavbvcvd图G20111101111011110A1=12340111101111011110A2=abcdv1<->vav2<->vbv3<->vcv4<->vd图的同构-2判别定理:图G1,G2同构的充要条件是:存在置换矩阵P,使得:A1=PA2P。其中A1,A2分别是G1,G2的邻接矩阵。如何判断两图同构是图论中一个困难问题。课堂练习1、判断下面两图是否同构,若同构写出对应关系,若不同构则写出理由。12345e1e2e3e4e5e6e7图1abcdek1k2k3k4k5k6k7图2》》§5中国邮路问题
8、中国邮路问题(Chinesepostmanproblem),是我国数学家管梅谷于1960年首次提出的。问题描述:设邮递员从邮局出发,遍历他所管辖的每一条街道,将信件送到后返回邮局,求所走的路径最短。§5中国邮路问题-1中国邮路问题的图论模型为:设G=(V,E)是连通图,而且对于所有的e∈E都赋以权c(e)≥0,求从点v0∈V出发,通过所有边至少一次最后返回v0的回路C,使得达到最小。邮局v1v2v3v4v5v634521426351v0§5中国邮路问题-2问题分析:(1)如果道路正好是一个Euler图,则容易求解,用Fleury算法求出一个Euler回路即可;(
9、2)如果不是Euler图,则加上如干重复边,使之变成Euler图,然后求Euler回路。现在问题的关键:如何加重复边!中国邮路问题是Euler回路的近似求解。§5中国邮路问题-3定理:设E*E是使W(E*)=达到最小的重复边集合,当且仅当对于Ga图的任一回路,恒有W(∩E*)≤W(E()-E*)E*是重复边集合Ga是加重复边以后的Euler图E*={(v2,v3)}E(C)={(v1,v2),(v1,v3)(v2,v3)(v2,v4)(v3,v4)}v1v3v23234v42中国邮路构造算法设已经知道度为奇数的顶点为v1,v2,…,v2h第一步:添加重复边:i从
10、1到h,引从v2i-1到