图论GraphTheory教学讲义
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第一章 图形理论图形理论有明确的起始点,由瑞士数学家尤拉(Leonhard Euler, 1707-1783)于1736年发表的论文开始。
其研究的主要论点,乃在于解决当时的热门问题,即有名K önigsgerg 的七桥问题。
1.1 定义与例题定义1.1:令 V 为非空集合,且E V V ⊆⨯. 序对(),V E 称为(V 上)有向图(directedgraph or digraph),其中 V 为顶点(vertex)或节点(node)的集合,E 为边(edge)的集合。
我们记(),G V E =表示此图形。
图1.1为{}, , , , V a b c d e =上有向图的例子,其中()()()(){}, , , , , , , E a a a b a d b c =。
边的方向由边上的有向箭头表示,如图所示对任意边,如(), b c ,我们说此边接合(incident)顶点, b c ;称b 邻接至(adjacent to) c ;或c 邻接自(adjacent from) b 。
此外, b 称为边的原点(origin)或源点(source), c 称为终点(terminus or terminating vertex)。
边(), a a 为一个循环(loop), 且顶点e 不与任何边接合,称为孤立点(isolated)。
若不考虑边的方向,此图称为无向图(undirected)。
定义1.2:令, x y 为无向图(), G V E =的顶点(不一定相异)。
G 中的X Y -路(x y -walk)是指选自G 的顶点及边的有限交错序列。
01122311,,,,,,...,,,,n n n n x x e x e x e e x e x y --==其中由顶点 1x 开始,终止于顶点y ,n 个边{}1,,1i i i e x x i n -=≤≤路的长度(length)是指该条路的边数n 。
图论与网络流理论(Graph Theory and Network Flow Theory)高随祥中科院研究生院专业基础课学时/学分:60/3本课程适合基础数学、应用数学、计算数学、运筹学与控制论、概率论与数理统计各专业的硕士学位研究生作为专业基础课,也可供物理学、化学、天文学、地学、生物科学、计算机科学与技术、计算机软件、管理科学与工程以及通信、信号等学科专业的硕士研究生选修。
主要讲授图论与网络流理论的基本概念、方法和定理,介绍该领域重要的问题以及典型的算法,展示图论与网络流模型及方法的广泛应用。
为学习者将来从事有关方面的理论研究打下基础,也为进行应用性研究提供一种有力的工具。
内容提要第一章 图的基本概念图的基本概念;二部图及其性质;图的同构;关联矩阵与邻接矩阵。
路、圈与连通图;最短路问题。
树及其基本性质;生成树;最小生成树。
第二章 图的连通性割点、割边和块;边连通与点连通;连通度;Whitney定理;可靠通信网络的设计。
第三章 匹配问题匹配与最大匹配;完美匹配;二部图的最大匹配;指派问题与最大权匹配。
第四章 欧拉图与哈密尔顿图欧拉图;中国邮递员问题;哈密尔顿图;旅行商问题。
第五章 支配集、独立集、覆盖集与团支配集、点独立集、点覆盖集、边覆盖集与团的概念及其求法。
第六章图的着色问题点着色;边着色;平面图;四色猜想;色多项式;色数的应用。
第七章网络流理论有向图;网络与网络流的基本概念;最大流最小割定理;求最大流的标号算法;最小费用流问题;最小费用最大流;网络流理论的应用。
主要参考书[1] J.A. Bondy and U.S. Murty, Graph theory with applications, 1976, 有中译本(吴望名等译)。
[2] B.Bollobas, Modern graph theory (现代图论),科学出版社,2001。
[3] 蒋长浩,图论与网络流,中国林业出版社,2001。