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[数据结构与算法]图的基础概念梳理

概念梳理

1. 图:

? ? ? ? 图是由顶点集V和顶点间的关系集合E(边的集合)组成的一种数据结构.
   用二元组定义为:G=(V,E)

2. 有向图、无向图:

? ? ? ? 一个有向图D是指一个有序三元组(V(D),A(D),ψD),其中ψD)为关联函数,它使A(D)中的每一个元素(称为有向边或弧)对应于V(D)中的一个有序元素(称为顶点或点)对.

? ? ? ?a) 在图中,若用箭头标明了边是有方向性的,则称这样的图为有向图,否则称为无向图。

? ? ? ?b) 在无向图中:一条边(x,y)与(y,x)表示的结果相同,用圆括号表示,
  c) 在有向图中:一条边<x,y>与<y,x>表示的结果不相同,故用尖括号表示。<x,y>表示从顶点x发向顶点y的边,x为始点,y为终点。
  b) 有向边也称为弧,x为弧尾,y为弧头,则<x,y>表示为一条弧, 而<y,x>表示y为弧尾,x为弧头的另一条弧?

?3. 入度、出度:

??????如图D,以点A为例子,在所有与A关联的边中,以A为起点的边的条数称为出度。而入度则刚好相反,以A为终点的边的条数则称为入读。其中,入度+出度,我们称为A的度。注意特殊情况:如图:A有一个自环,起点和终点都是自己,此时出度算一度,入度也算一度。如图:A的出度为3,入度为2,A的度的5。

4. 孤立点:V中不与E中任一条边关联的点称为D的孤立点.

5. 简单图:不含平行边的图称为简单图.

6. 完备图:图中任两个顶点U与u之间,恰有两条有向边(u,v),及(v,u),则称该有向图D为完备图.

7. 基本图:把有向图D的每条边除去定向就得到一个相应的无向图G,称G为D的基本图.称D为G的定向图.

8. 连通图:如果一个无向图从每一个顶点到其他顶点都存在一条路径,则称该无向图为连通图

9 强连通图:给定有向图G=(VE),并且给定该图G中的任意两个结点u和v,如果结点u与结点v相互可达,即至少存在一条路径可以由结点u开始,到结点v终止,同时存在至少有一条路径可以由结点v开始,到结点u终止,那么就称该有向图G是强连通图。

10 弱连通图:若至少有一对结点不满足单向连通,但去掉边的方向后从无向图的观点看是连通图,则D称为弱连通图.

11 单向连通图:若每对结点至少有一个方向是连通的,则D称为单向连通图.?

12 强连通分支:有向图G的极大强连通子图称为该有向图的强连通分支。

13?有向通路:无环有向图D中总存在这样一个独立集5,使得y—Js中任何一点",存在H∈S,从M到"有长度不超过2的有向通路.

14 完全无向图:具有n个顶点,并具有n(n - 1)/2 条边的图,称为完全无向图(每个顶点到其他顶点都有边),连通图

15完全有向图:具有n个顶点,并且具有n(n - 1) 条边的有向图,称为完全有向图(每个顶点到其他顶点都有相互两条边),强连通图

16完全图:完全无向图和完全有向图都称为完全图

17?邻接矩阵:

定义:
设无向图G=(V,E),其中顶点集V=v1,v2,…,vn,边集 E=e1,e2,…,eε。用aij表示顶点vi与顶点vj之间的边数,可能取值为0,1,2,…,称所得矩阵A=A(G)=(aij)n×n为图G的邻接矩阵。邻接矩阵可以描述有向图和无向图。

示例,求图所示简单图的邻接矩阵?

解:根据定义,可求得该无向图的邻接矩阵为


邻接矩阵的存储特点:
(a)无向图的邻接矩阵一定是一个对称矩阵,有向图不一定是。
*(b)邻接矩阵所需的存储空间值域只与顶点数有关系。
(c)用邻接矩阵存储图,容易判断两个点之间是否有边。
(d)如果一个有向图的邻接矩阵为三角矩阵(主对角线为0),则它的拓扑排序一定存在。
*(e)小技巧:
无向图:邻接矩阵的第i行或者第i列的非零元素的个数正好是第i个顶点Vi的度;
有向图:邻接矩阵的第i行的非零元素个数正好是第i个顶点Vi的出度,第i列非零元素的个数正好是第i个顶点Vi的入度。

18关联矩阵

定义:
设任意图G=(V,E),其中顶点集V=v1,v2,…,vn,边集E=e1,e2,…,eε。用mij表示顶点vi与边ej关联的关系,可能取值为0,1,-1,称所得矩阵M(G)=(mij)n×ε为图G的关联矩阵。

mij 表示i行j列,探究顶点Vi和边Ej之间的关系,形成下列的关联矩阵
示例:

在这里插入图片描述

关联矩阵

在这里插入图片描述
连通图、连通分量
连通图:无向图中,若从顶点u到顶点v有路径,称为u,v是连通的。若图中任意两个顶点均是连通的,则称为连通图。
连通分量:无向图中极大连通子图称为连通分量。

强连通图、强连通分量
强连通图:有向图中,若从顶点u到顶点v有路径,称为u,v是连通的。若图中任意两个顶点均是连通的,则称为强连通图。
连通分量:无向图中极大连通子图称为强连通分量。特:强连通图只有强连通分量(本身),非强连通图有多个强连通分量。
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加:2021-11-27 10:09:33  更:2021-11-27 10:11:15 
 
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