图论与网络最优化算法PPT
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第二章 5 生成树算法定义2·13 (1)图G 的每条边e 赋与一个实数)(e ω,称为e 的权。
图G 称为加权图。
(2)设1G 是G 的子图,则1G 的权定义为: ∑∈=)(11)()(G E e e G ωω定理2·10 Kruskal 算法选得的边的导出子图是最小生成树。
证:K r u s k a l 算法所得子图0T 显然是生成树,下证它的最优性。
设{}[]1210,,,-=υe e e G T 不是最小生成树,1T 是G 的任给定的一个生成树,)(T f 是{}121,,,-υe e e 中不在1T 又{}1210,,,)(-=υe e e T E ,故121,,,-υe e e 中必有不在)(T E 中的边。
设k T f =)(,即121,,,-k e e e 在T 与0T 上,而k e 不在T 上,于是k e T +中有一个圈C ,C 上定存在ke ',使k e '在T 上而不是在0T 上。
令k k e e T T '-+=')(,显然也是生成树,又)()()()(kk e e T T '-+='ωωωω,由算法知,k e 是使{}[]k e e e G ,,,21 无圈的权最小的边,又{}[]kk e e e e G ',,,,1-21 是T 之子图,也无圈,则有)()(k k e e ωω≥',于是)()(T T ωω≤',即T '也是最小生成树,但)()(T f k T f =>'与)(T f 之最大性矛盾。
证毕定理2·11 im Pr 算法产生的图)(0T G 是最小生成树。
证明与定理2·10类似,略。
第三章2 割边、割集、割点定理3·4 设G 是连通图,)(G E e ∈则e 是G 的割边的充要条件是e 不含在圈中。
证明 必要性 设e 是G 的割边,若e 在G 的一圈C 上,则e G -仍连通,这不可能。
第二章 5 生成树算法定义2·13 (1)图G 的每条边e 赋与一个实数)(e ω,称为e 的权。
图G 称为加权图。
(2)设1G 是G 的子图,则1G 的权定义为: ∑∈=)(11)()(G E e e G ωω定理2·10 Kruskal 算法选得的边的导出子图是最小生成树。
证:K r u s k a l 算法所得子图0T 显然是生成树,下证它的最优性。
设{}[]1210,,,-=υe e e G T 不是最小生成树,1T 是G 的任给定的一个生成树,)(T f 是{}121,,,-υe e e 中不在1T 又{}1210,,,)(-=υe e e T E ,故121,,,-υe e e 中必有不在)(T E 中的边。
设k T f =)(,即121,,,-k e e e 在T 与0T 上,而k e 不在T 上,于是k e T +中有一个圈C ,C 上定存在ke ',使k e '在T 上而不是在0T 上。
令k k e e T T '-+=')(,显然也是生成树,又)()()()(kk e e T T '-+='ωωωω,由算法知,k e 是使{}[]k e e e G ,,,21 无圈的权最小的边,又{}[]kk e e e e G ',,,,1-21 是T 之子图,也无圈,则有)()(k k e e ωω≥',于是)()(T T ωω≤',即T '也是最小生成树,但)()(T f k T f =>'与)(T f 之最大性矛盾。
证毕定理2·11 im Pr 算法产生的图)(0T G 是最小生成树。
证明与定理2·10类似,略。
第三章2 割边、割集、割点定理3·4 设G 是连通图,)(G E e ∈则e 是G 的割边的充要条件是e 不含在圈中。
证明 必要性 设e 是G 的割边,若e 在G 的一圈C 上,则e G -仍连通,这不可能。
A 第一章 图与网络1 简单图:没有环也没有平行边的图2 关联矩阵:设边),(Vj Vi Ek =,则在矩阵的第k 列中我们令Aik=Ajk=1,第k 列的其他元素都为0.用公式表示即⎩⎨⎧=01Aik 不关联与边顶点关联与边顶点Ek Vi Ek Vi 这样得到的0-1矩阵A=(Aij)称为图G 的关联矩阵。
3 邻接矩阵:如果不重视边集E 中边的次序,我们可以用对称的n 阶0-1方阵来记录一个图,方阵的每一行和每一列都对应一个顶点。
元素@@@@这样的矩阵称为图G 的邻接矩阵。
4 支撑图:设G ’=(V ’,E ’)是G=(V ,E)的子图,如果V ’=V 则称G ’为G 的支撑子图5 点导出图:设V 是图G 的顶点集合,V ’是V 的子集,令E ’是E 中所有两个端点都在V ’的边集合,则G 的子图G ’=(V ’,E ’)称为由顶点子集V ’生成的点导出图,记为G ’=G (V ’)6 途径:设G=(V ,E )是一个无向图,考虑由G 的顶点和边交替组成的有限序列:w=v0e1v1e2….ekvk.如果Vi-1,Vi 恰好是e i 的端点(1k i ≤≤)我们称w 是一条从V0到Vk 的途径。
7 路:序列中不重复出现的途径称为路8 联通:考虑G 中任意一对顶点(u,v ),如果G 中存在一条连接u v 的路我们就说u v 两点是联通的。
9 割边:设e 是G 的一条边,假如G 是联通的,但去掉e 后,G-e 是不联通的,我们称e 是G 的割边。
10 边割:设E ’是E 的子集,如果G 联通而G-E ’不联通,E ’就称为G 的一个边割。
11 k 正则图:G 的顶点的最大度数和最小度数通常分别记为)()(u MAXdG G =∆和)()(v MINdG G =δ,显然,对于n 阶的简单图来说,1)(-≤∆n G 满足k G G ==∆)()(δ的图称为k 正则图。
12 三个握手定理: 1 图的顶点度数与边数满足下面的等式2 有向图握手定理 在有向图中3二分图的顶点的度数与边数的关系有第三章最小树与Greedy 算法1 树:联通的不包含圈的简单图称为树2 定理3.13:设图G=(V ,E)是树,!V!=n,则!E!=n-13 定理3.14:设图G=(V ,E)是树,则G 至少有两个顶点的度数为14 定理3.15:任何联通图必有支撑树。