第8章图论及其应用
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《图论及其应用》习题课教材杨春编电子科技大学应用数学学院内容提要本书主要对张先迪等编的研究生《图论及其应用》教材的习题进行解答。
该书可作为研究生图论教学的参考教材。
前言现实生活中,许多问题都可归结为一个由点和线组成的图形的问题。
例如,由点代表车站,线代表铁路线的铁路网络图;点代表路口,线代表街道的城市交通图;点代表管道接头,线代表管道的自来水供水系统;点代表电路的结点,线代表结点间的电气元件的电网络图;点代表网络的结点,线代表通讯线的通讯网络、计算机网络等等。
图论正是研究这些由点和线组成的“图形”问题的一门学科。
图论起源于18世纪,其第一篇论文是由欧拉(Euler,1707—1782)于1736年所完成。
这篇论文解决了一个当时还没有解决的著名问题—哥尼斯堡(Königsberg)七桥问题(见第四章)。
这篇论文也使欧拉成为了图论和拓扑学的创始人。
图论诞生后,特别是近三十年来发展十分迅速,应用也十分广泛。
其应用已涉及物理学、化学、运筹学、计算机科学、信息论、控制论、网络理论、社会科学、以及管理科学等诸多领域。
由于图论与计算机科学紧密相联系,近若干年来,在计算机科学、计算机网络的迅猛发展下,更拓展了图论的应用发展空间。
在计算机的许多领域内,它都占有一席之地。
图论在矩阵论、群论等其它一些数学分支中,也有其重要的应用。
张先迪等编的《图论及其应用》一书精选了内容广泛、难度各易的习题,其中的大多数习题都是对图论的进一步学习是应当掌握的。
本书依序将该书的重要内容摘要列出,并将全部习题给出了详细解答。
本书所涉及到的术语、符号与该书一致。
有些习题存在多种解法,在一般情况下,只给出一种解法供参考。
由于编者水平有限及编写时间的匆忙,书中难免出现一些缺点和错误,恳请同行专家及读者提出宝贵意见和建议,以使本书得以不断改进和完善。
编者2004.7目录第一章图的基本概念1.1 图和简单图1.2 子图与图的运算1.3 路与图的连通性1.4 最短路及其算法1.5 图的代数表示及其特征1.6 极图1.7 交图与团图习题1第二章树2.1 树的概念与性质2.2 树的中心与形心2.3 生成树2.4 最小生成树习题2第三章图的连通度3.1 割边、割点和块3.2 连通度3.3 应用3.4 图的宽距离和宽直径习题3第四章欧拉图与哈密尔顿图4.1 欧拉图4.2 高效率计算机鼓轮的设计4.3 中国邮路问题4.4 哈密尔顿图4.5 度极大非哈密尔顿图4.6 旅行售货员问题4.7 超哈密尔顿图4.8 E图和H图的联系4.9 无限图中的欧拉,哈密尔顿问题习题4第五章匹配与因子分解5.1 匹配5.2 偶图的匹配与覆盖5.3 Tutte定理与完美匹配5.4 因子分解5.5 最优匹配与匈牙利算法5.6 匹配在矩阵理论中的应用习题5第六章平面图6.1 平面图6.2 一些特殊平面图及平面图的对偶图6.3 平面图的判定及涉及平面性的不变量6.4 平面性算法习题6第七章图的着色7.1 图的边着色7.2 顶点着色7.3 与色数有关的几类图7.4 完美图7.5 着色的计数,色多项式习题27.6 List着色7.7 全着色7.8 着色的应用习题7第八章Ramsey定理8.1 独立集和覆盖8.2 Ramsey定理8.3 广义Ramsey数8.4 应用习题8第一章 图的基本概念§1.1 图和简单图定义1 一个图G 定义为一个有序对(V , E ),记为G = (V , E ),其中 (1)V 是一个非空集合,称为顶点集或边集,其元素称为顶点或点;(2)E 是由V 中的点组成的无序点对构成的集合,称为边集,其元素称为边,且同一 点对在E 中可出现多次。
图论的发展及其在生活中的应用数学与应用数学张佳丽指导教师刘秀丽摘要主要介绍了图论的起源与发展及其生活中的若干应用,如:渡河问题、旅游推销员问题、最小生成树问题、四色问题、安排问题、中国邮递员问题。
同时也涉及到了几种在图论中应用比较广泛的方法,如:最邻近法、求最小生成树的方法、求最优路线的方法等。
关键词图论生活问题应用Graph Theory Development and the Application in LifeMathematics and applied mathematics Zhang JialiTutor Liu XiuliAbstract This paper mainly introduces the origin and development of graph theory and its several applications in our life, such as: crossing river problem, traveling salesman problem, minimum spanning tree problem, four color problem,arrangement problem,Chinese postman problem.It also researches several methods that are more widely applied in graph theory, for example: the method of most neighboring, the method of solving the minimum spanning tree,the method of the best route,and so on.Key words graph theory life problem application引言图论是一门古老的学科,是数学中有广泛应用的一个分支,与其他的数学分支,如群论、矩阵论、概率论、拓扑学、数分析等有着密切的联系.图论中以图为研究对象,图形中我们用点表示对象,两点之间的连线表示对象之间的某种特定的关系.事实上,任何一个包含了二元关系的系统都可以用图论来模拟.而且,图论能把纷杂的信息变的有序、直观、清晰.由于我们感兴趣的是两对象之间是否有某种特定关系,所以图形中两点间连接与否尤为重要,而图形的位置、大小、形状及连接线的曲直长短则无关紧要.图论在自然科学、社会科学等各个领域都有广泛的应用.随着科学的发展,以及生产管理、军事、交通运输等方面提出了大量实际的需要,图论的理论及其应用研究得到飞速发展。
电⼦科技⼤学《图论及其应⽤》复习总结--第⼀章图的基本概念⼀、重要概念图、简单图、图的同构、度序列与图序列、偶图、补图与⾃补图、两个图的联图、两个图的积图1.1 图⼀个图G定义为⼀个有序对(V, E),记为G = (V, E),其中(1)V是⼀个有限⾮空集合,称为顶点集或边集,其元素称为顶点或点;(2)E是由V中的点组成的⽆序点对构成的集合,称为边集,其元素称为边,且同⼀点对在E中可出现多次。
注:图G的顶点数(或阶数)和边数可分别⽤符号n(G) 和m(G)表⽰。
连接两个相同顶点的边的条数,叫做边的重数。
重数⼤于1的边称为重边。
端点重合为⼀点的边称为环。
1.2 简单图⽆环⽆重边的图称为简单图。
(除此之外全部都是复合图)注: 1.顶点集和边集都有限的图称为有限图。
只有⼀个顶点⽽⽆边的图称为平凡图。
其他所有的图都称为⾮平凡图。
边集为空的图称为空图。
2.n阶图:顶点数为n的图,称为n阶图。
3.(n, m) 图:顶点数为n的图,边数为m的图称为(n, m) 图1.3 邻接与关联:顶点u与v相邻接:顶点u与v间有边相连接(u adj v);其中u与v称为该边的两个端点。
注:1.规定⼀个顶点与⾃⾝是邻接的。
2.顶点u与边e相关联:顶点u是边e的端点。
3.边e1与边e2相邻接:边e1与边e2有公共端点。
1.4 图的同构设有两个图G1=(V1,E1)和G2=(V2,E2),若在其顶点集合间存在双射,使得边之间存在如下关系:u1,v1∈V1,u2,v2∈ V2 ,设u1↔u2,v1↔v2,; u1v1∈E1 当且仅当u2v2∈E2,且u1v1与u2v2的重数相同。
称G1与G2同构,记为:G1≌G2注:1、图同构的两个必要条件: (1) 顶点数相同;(2) 边数相同。
2、⾃⼰空间的理解:通过空间的旋转折叠可以进⾏形态转换1.5 完全图、偶图1、在图论中,完全图是⼀个简单图,且任意⼀个顶点都与其它每个顶点有且只有⼀条边相连接。