图的基本概念
定义:一个图(G)定义为G=V,E,其中,V是顶点的非空有限集合,记为V(G);E是边的集合,记为E(G),其元素是图的边。将顶点集合为空的图称为空图。其形式化定义为G=V,E。
例如:图下。其中V={北京,济南,上海,南京,郑州,西安,成都,武汉},E={北京-郑州,北京-济南…}
一、边是什么?
边(弧)
表示两个顶点v和w之间存在一个关系,用顶点偶对v,w表示。例如:北京到上海之间有高铁线路,表示为北京,上海。
通常根据图的顶点偶对将图分为有向图和无向图。
1,有向图:若图G的关系集合E(G)中,用顶点偶对v,w的v,w之间是有序的,则称图G为有向图。
在有向图中,若v,w∈E(G)中,则表示从顶点v到顶点w有一条弧,其中,v称为弧尾或起点,w称为弧头或终点。
2,无向图:若图G的关系集合E(G)中,顶点偶对v,w的v,w之间是无序的,则称图G为无向图。
在无向图中,若v,w∈E(G),则必有w,v∈E(G),即E(G)是对称的,则无序对v,w表示v和w之间的一条边。v,w和w,v代表的是同一条边。
二、完全无向图
1.完全无向图定义
对于无向图,给定顶点的情况下,边的数量是有范围的,若图中顶点数为n,用e表示边的数目,则e∈[0,n(n-1)/2]。具有n(n-1)/2条边的无向图称为完全无向图。完全无向图的直观解释是图中任意两个不同的顶点间都有一条边。
2,完全有向图
对于有向图,给定顶点的情况下,边的数量是有限范围的。若图中顶点数为n,用e表示弧的数目,则e∈[0,n(n-1)],具有n(n-1)条弧的有向图称为完全有向图。完全有向图的直观解释是图中任意两个不同的顶点间都有一条弧(双向的边)。
注意
什么是简单图?不存在平行边或闭环的图是简单图。
三,稀疏图和稠密图
一般认为边enlogn时是稀疏图;否则是稠密图。
四,权
权表示从一个顶点到另一个顶点的距离或耗费。如果一个图中,每个边或弧都附加一个权值,就称为带权图,也称为网。
五,子图和生成子图
设有图G=(V,E),G‘=(V’,E‘),若V’V并且E’E,则称图G’为G的子图。
若V’=V并且E’E,则称图G’为G的一个生成子图。
六,顶点的邻接
对于无向图G=(V,E),若边v,w∈E,则称顶点v和w互为邻接点,即v和w相邻接。
对于有向图G=(V,E),若有向图弧v,w∈E,则称顶点v邻接到顶点w;反之一样,是一种相互关联的关系。
七,顶点的度,入度,出度
对于无向图G=(V,E),任意vi∈V,图G中依附Vi的边的数目称为顶点Vi的度,记为TD(Vi)。
在无向图中,所有顶点度的和是图中边数的2倍每条边会在两端各自计算一次。
对于有向图G=(V,E),对于任意Vi∈V,图G中以Vi作为起点的有向弧的数目称为Vi的出度,记为OD(Vi);反之称为入度,记为ID(Vi)。
顶点Vi的出度和入度之和称为Vi的度,记为TD(Vi)。
即TD(Vi)=OD(Vi)+ID(Vi)。
八,路径,路径长度和回路
对于无向图G=(V,E),若从顶点Vi经过若干条边能到达Vi,则称顶点Vi和Vj是连通的,称为有路径。
对于有向图而言,则称为有向路径,路径上的边或弧称为路径长度。
起点和终点连接称为回路。