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《《运筹学》第六章 图与网络分析.ppt》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、图与网络分析(GraphTheoryandNetworkAnalysis)图与网络的基本知识最短路问题中国邮路问题最大流问题BDACABCD哥尼斯堡七桥问题一笔画问题引论图的用处A、B、C、D、E某公司的五支球队进行循环赛组织机构设置图ABCDE总公司分公司工厂或办事处一、图与网络的基本知识(一)图与网络的基本概念EADCB1、一个图是由点和连线组成。(连线可带箭头,也可不带,前者叫弧,后者叫边)一个图是由点集和中元素的无序对的集合构成的二元组,记为G=(V,E),其中V中的元素叫做顶点,V表示图G的点集合;E中的元素叫做边,E表示图G的边集
2、合。v1v2v3v4v5v6e1e2e3e4e5e6e7e8e9e10例图12、如果一个图是由点和边所构成的,则称其为无向图,记作G=(V,E),连接点的边记作[vi,vj],或者[vj,vi]。3、如果一个图是由点和弧所构成的,那么称它为有向图,记作D=(V,A),其中V表示有向图D的点集合,A表示有向图D的弧集合。一条方向从vi指向vj的弧,记作(vi,vj)。v4v6v1v2v3v5V={v1,v2,v3,v4,v5,v6},A={(v1,v3),(v2,v1),(v2,v3),(v2,v5),(v3,v5),(v4,v5),(v5,v
3、4),(v5,v6)}图25、如果两个端点之间有两条以上的边,称为多重边。6、一个无环、无多重边的图称为简单图,含有多重边的图称为多重图。7、无向完全图——每一对顶点间都有边相连的简单图;有向完全图——指每一对顶点之间有且仅有一条有向边的简单图。4、一条边的两个端点是相同的,称此边为环。v1v2v3v4v5v6e1e2e3e4e5e6e7e8e9e10v1v2v3v4v5v6e1e2e3e4e5e6e7e8e9e10次为零的点——弧立点8、以点v为端点的边的个数称为点v的次,记作图中d(v1)=4,d(v6)=4(环计两次)次为偶数的点——偶
4、点次为1的点——悬挂点悬挂点的关联边——悬挂边次为奇数的点——奇点·v7定理1任何图中,顶点次数的总和等于边数的2倍。所有顶点的入次之和等于所有顶点的出次之和。有向图中:以vi为始点的边数称为点vi的出次,用表示;以vi为终点的边数称为点vi的入次,用表示;vi点的出次和入次之和就是该点的次。定理2在任一图中,奇点的个数必为偶数。一个称为始点(或发点),记作v1,一个称为终点(或收点),记作vn,其余的点称为中间点。9、在实际应用中,给定一个图G=(V,E)或有向图D=(V,A),在V中指定两个点:对每一条弧,对应一个数,称为弧上的“权”。通
5、常把这种赋权的图称为网络。e3v1v2v3v4v5v6e7e8e1e2e4e5e6e9e1011、图中任意两点之间均至少有一条通路,则称此图为连通图,否则称为不连通图。若链中所含的边均不相同,称为简单链所含的点均不相同的链称为初等链,也称通路。10、由两两相邻的点及其相关联的边构成的点边序列称为链。对于网络(赋权图)G=(V,E),其中边有权,构造矩阵,其中:设图G=(V,E)中顶点的个数为n,构造一个矩阵,其中:(二)图的矩阵表示称矩阵A为网络G的权矩阵称矩阵A为网络G的邻接矩阵例权矩阵邻接矩阵v5v1v2v3v4v64332256437二
6、、中国邮递员问题一、欧拉回路与道路定义连通图G中,若存在一条道路,经过每边一次且仅一次,则称这条路为欧拉道路。若存在一条回路,经过每边一次且仅一次,则称这条回路为欧拉回路。推论一个多重连通图G有欧拉道路的充分必要条件是G有且仅有两个奇点。具有欧拉回路的图称为欧拉图。定理一个多重连通图G是欧拉图的充分必要条件是G中无奇点。一个邮递员,负责某一地区的信件投递。他每天要从邮局出发,走遍该地区所有街道再返回邮局,问应如何安排送信的路线可以使所走的总路程最短?图论语言描述:给定一个连通图G,每边有非负权l(e),要求一条回路过每边至少一次,且满足总权最
7、小。二、中国邮路问题中国邮路问题可转化为如下问题:在连通图G=(V,E)中,求一个边集E1∈E,把G中属于E1的边均变为两重边得到图G*=G+E1,使其满足G*无奇点,且最小。奇偶点图上作业法(1)每条边最多重复一次;(2)对图G中每个初等圈来讲,重复边的长度和不超过圈长的一半。定理:已知图G*=G+E1无奇点,则最小的充分必要条件为:(1)找出图G中的所有的奇顶点,把它们两两配成对,而每对奇点之间必有一条通路,把这条通路上的所有边作为重复边追加到图中去,这样得到的新连通图必无奇点。(2)如果边e=(u,v)上的重复边多于一条,则可从重复边中
8、去掉偶数条,使得其重复边至多为一条,图中的顶点仍全部都是偶顶点。(3)检查图中的每一个圈,如果每一个圈的重复边的总长不大于该圈总长的一半,则已经求得最优方案。如果存