欧拉图于哈密顿图
欧拉图与哈密顿图
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欧拉图与哈密顿图 1.2 哈密顿图及哈密顿通路
➢ 定义8.21
图G称为可2-着色(2-chromatic),
如果可用两种颜色给G的所有顶点着色, 使每个顶点着一种颜色,而同一边的两端点 必须着不同颜色。
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欧拉图与哈密顿图 1.2 哈密顿图及哈密顿通路
✓ 定理8.16
设图G是可2-着色的。如果G是哈密顿 图,那么着两种颜色的顶点数目相等;如 果G有哈密顿通路,那么着两种颜色的顶点 数目之差至多为一。
✓定理8.14
设图G为具有n个顶点的简单无向图,如果G的 每一对顶点的度数之和都不小于n – 1 ,那么G中有 一条哈密顿通路;如果G的每一对顶点的度数之和 不小于n,且n≥3,那么G为一哈密顿图。
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欧拉图与哈密顿图 1.2 哈密顿图及哈密顿通路
✓ 定理8.15
当n为不小于3的奇数时,
Kn上恰有 n 1 条互相均无任何公共边的 2
离散数学导论
.
欧拉图与哈密顿图 1.1欧拉图与欧拉路径
➢ 定义8.19
图G称为欧拉图(Euler graph),
如果图G上有一条经过G的所有顶点、所有
边的闭路径。图G称为欧拉路径(Euler
walk),如果图G上有一条经过G 所有顶点、所有边的路径。
.
欧拉图与哈密顿图 1.1欧拉图与欧拉路径
✓ 定理8.11
.
欧拉图与哈密顿图 1.2 哈密顿图及哈密顿通路
➢ 定义8.20
无向图G称为哈密顿图(Hamilton graph),
如果G上有一条经过所有顶点的回路
(也称这一回路为哈密顿回路)。称无向图有哈密顿 通路(非哈密顿图),如果G上有一条经过所有顶点的
欧拉图与哈密顿图演示文稿
欧拉图: 具有欧拉回路的图; 半欧拉图:具有欧拉通路而无欧拉回路的图。
第6页,共40页。
举例
欧拉图
半欧拉图
无欧拉通路
欧拉图
无欧拉通路
无欧拉通路
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无向欧拉图的判定定理
定理15.1 无向图G是欧拉图当且仅当G是连通图,且G中没有奇度顶点。 定理15.2 无向图G是半欧拉图当且仅当G是连通的,且G中恰有两个奇度 顶点。
(3)是半哈密顿图。 (4)既不是哈密顿图,也不是半哈密顿图。
第24页,共40页。
定理15.6
定理15.6 设无向图G=<V,E>是哈密顿图,对于任意V1V,且V1≠,均 有 p(G-V1)≤|V1| 其中,p(G-V1)为G-V1的连通分支数。
证明 设C为G中任意一条哈密顿回路, 易知,当V1中顶点在C上均不相邻时, p(C-V1)达到最大值|V1|, 而当V1中顶点在C上有彼此相邻的情况时, 均有p(C-V1)<|V1|,所以有 p(C-V1)≤|V1|。 而C是G的生成子图,所以,有p(G-V1)≤p(C-V1)≤|V1|。
设图为G3。G3=<V1,V2,E>,其中 V1={a,c,g,h,e},V2={b,d,i,j,f}, G3中存在哈密顿回路。 如 abcdgihjefa, 所以G3是哈密顿图。
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例15.3的说明
哈密顿通路是经过图中所有顶点的一条初级通路。 哈密顿回路是经过图中所有顶点的初级回路。 对于二部图还能得出下面结论:
第17页,共40页。
求欧拉图中欧拉回路的算法
Fleury算法,能不走桥就不走桥
(1) 任取v0∈V(G),令P0=v0。 (2) 设Pi=v0e1v1e2…eivi已经行遍,按下面方法来从
离散数学课件15欧拉图与哈密顿图
下面设G为非平凡图,设G是m条边的n阶无 向图,
并设G的顶点集V={v1,v2,…,vn}。 必要性。因为G为欧拉图,所以G中存在欧 拉回路,
设C为G中任意一条欧拉回路,vi,vj∈V, v2i0,2v0/7j/都23 在C上,
定理15.1的证明
充分性。由于G为非平凡的连通图可知,G中边数 m≥1。
2020/7/23
半欧拉图的判定定理
定理15.2 无向图G是半欧拉图当且仅当G是连通的 ,且G中恰有两个奇度顶点。
证明 充分性。设G的两个奇度顶点分别为u0和v0, 对G加新边(u0,v0),得G =G∪(u0,v0), 则G 是连通且无奇度顶点的图, 由定理15.1可知,G 为欧拉图, 因而存在欧拉回路C ,而C=C -(u0,v0)为G中一 条欧拉通路, 所以G为半欧拉图。
并2行从020/7遍/C23 上G 的i中某的顶欧点拉vr回开路始C行遍i,,i=每1遇,2,到…v,s*j,i,最就后
半欧拉图的判定定理
定理15.2 无向图G是半欧拉图当且仅当G是连通的 ,且G中恰有两个奇度顶点。
证明 必要性。设G是m条边的n阶无向图,因为G为 半欧拉图, 因而G中存在欧拉通路(但不存在欧拉回路), 设Г=vi0ej1vi1…vim-1ejmvim为G中一条欧拉通路, vi0≠vim。 v∈V(G),若v不在Г的端点出现,显然d(v)为偶 数, 若v在端点出现过,则d(v)为奇数,
欧拉对物理力学、天文学、弹道学、航海学、建筑学、音 乐都有研究!有许多公式、定理、解法、函数、方程、常数等 是以欧拉名字命名的。欧拉写的数学教材在当时一直被当作标 准教程。19世纪伟大的数学家高斯曾说过“研究欧拉的著作永 远是了解数学的好方法”。欧拉还是数学符号发明者,他创设 的许多数学符号,例如π,i,e,sin,cos,tg,Σ,f (x)等等, 至今202沿0/7/2用3 。
离散数学--第十五章 欧拉图和哈密顿图
实例
在上图中, (1),(2) 是哈密顿图; (3)是半哈密顿图; (4)既不是哈密顿图,也不是半哈密顿图,为什么?
14
无向哈密顿图的一个必要条件
定理15.6 设无向图G=<V,E>是哈密顿图,对于任意V1V且 V1,均有 p(GV1) |V1|
证 设C为G中一条哈密顿回路。
当V1顶点在C上均不相邻时, p(CV1)达到最大值|V1|,
求图中1所示带权图k29主要内容欧拉通路欧拉回路欧拉图半欧拉图及其判别法哈密顿通路哈密顿回路哈密顿图半哈密顿图带权图货郎担问题基本要求深刻理解欧拉图半欧拉图的定义及判别定理深刻理解哈密顿图半哈密顿图的定义
第十五章 欧拉图与哈密顿图
主要内容
➢ 欧拉图 ➢ 哈密顿图 ➢ 带权图与货郎担问题
1
15.1 欧拉图
大时,计算量惊人地大
27
例6 求图中(1) 所示带权图K4中最短哈密顿回路.
(1)
(2)
解 C1= a b c d a,
W(C1)=10
C2= a b d c a,
W(C2)=11
C3= a c b d a,
W(C3)=9
可见C3
(见图中(2))
是最短的,其权为9. 28
第十五章 习题课
主要内容 欧拉通路、欧拉回路、欧拉图、半欧拉图及其判别法 哈密顿通路、哈密顿回路、哈密顿图、半哈密顿图 带权图、货郎担问题
点.
由vi 的任意性,结论为真. 充分性 对边数m做归纳法(第二数学归纳法). (1) m=1时,G为一个环,则G为欧拉图. (2) 设mk(k1)时结论为真,m=k+1时如下证明:
5
从以上证明不难看出:欧拉图是若干个边不重的圈之 并,见示意图3.
离散数学课件15欧拉图与哈密顿图
04
欧拉图与哈密顿图的应用 场景
欧拉图的应用场景
路径规划
欧拉图可以用于表示从一 个点到另一个点的路径, 常用于物流、交通和旅行 等领域。
网络流问题
欧拉图可以用于解决最大 流和最小割等问题,在网 络优化、资源分配和计划 制定等方面有广泛应用。
组合优化
欧拉图可以用于表示组合 优化问题,如旅行商问题、 排班问题等,是求解这些 问题的常用工具。
一个图存在哈密顿回路当且仅当其所有顶点的度都大于等于2 。
哈密顿图的性质
哈密顿图中的所有顶点的度都 大于等于2。
一个图存在哈密顿回路当且仅 当其所有顶点的度都大于等于2。回 路。
哈密顿图的构造方法
添加边法
在所有顶点的度都大于等于2的图 中,不断添加边,直到所有顶点的 度都大于等于2,最后得到的图就 是哈密顿图。
哈密顿图的应用场景
社交网络分析
哈密顿图可以用于表示社交网络 中的路径,分析人际关系和信息
传播路径。
生物信息学
哈密顿图可以用于表示基因组、蛋 白质组等生物信息数据,进行基因 序列比对、蛋白质相互作用分析等。
推荐系统
哈密顿图可以用于表示用户和物品 之间的关系,进行个性化推荐和智 能推荐。
欧拉图与哈密顿图在计算机科学中的应用
欧拉图的构造方法
欧拉图的构造方法1
总结词
通过添加一条边将所有顶点连接起来, 从而形成一个欧拉图。
详细描述了两种构造欧拉图的方法, 为实际应用中构造欧拉图提供了思路。
欧拉图的构造方法2
通过将两个欧拉图合并,并连接它们 的所有顶点,从而形成一个新的欧拉 图。
02
哈密顿图
哈密顿图的定义
哈密顿图(Hamiltonian Graph)是指一个图存在一个遍历其 所有边且每条边只遍历一次的路径,这个路径称为哈密顿路径, 如果该路径的起点和终点是同一点,则称这个路径为哈密顿回 路。
图论中的哈密顿图与欧拉图
图论中的哈密顿图与欧拉图图论是数学的一个分支,研究图的性质及其应用。
在图论中,哈密顿图和欧拉图是两个重要的概念。
本文将介绍哈密顿图和欧拉图的定义、性质和应用,并探讨它们在现实生活中的实际应用。
一、哈密顿图的定义与性质哈密顿图是指一种包含了图中所有顶点的路径的图。
具体来说,哈密顿图是一个简单图,其中任意两个不同的顶点之间都存在一条路径,使得该路径经过图中的每个顶点且不重复。
哈密顿图具有以下的性质:1. 哈密顿图是一个连通图,即图中的每两个顶点之间都存在通路。
2. 图中每个顶点都是度数大于等于2的点,即每个顶点都至少连接着两条边。
二、欧拉图的定义与性质欧拉图是指一种可以通过图中每条边恰好一次的路径来穿越图的图。
具体来说,欧拉图是一个简单图,其中经过图中每条边且路径不重复的路径称为欧拉路径,而形成闭合回路的欧拉路径称为欧拉回路。
欧拉图具有以下的性质:1. 每个顶点的度数都是偶数,即每个顶点都连接着偶数条边。
2. 欧拉图中至少有两个连通分量,即图中有至少两个不同的部分可以从一部分通过路径到达另一部分。
三、哈密顿图与欧拉图的应用哈密顿图和欧拉图在实际生活中有广泛的应用,下面将分别介绍它们的应用领域。
1. 哈密顿图的应用:哈密顿图在旅行商问题中有着重要的应用。
旅行商问题是指一个旅行商要依次拜访若干个城市,然后返回起始城市,而要求找到一条最短的路径使得每个城市都被访问一次。
哈密顿图可以解决这个问题,通过寻找一条哈密顿路径来确定最短的路径。
2. 欧拉图的应用:欧拉图在电路设计和网络规划中发挥着重要的作用。
在电路设计中,欧拉图可以帮助我们确定如何安排电线的布线以最大程度地减少电线的长度和复杂度。
在网络规划中,欧拉图可以用于确定如何正确地连接不同的网络节点以实现高效的信息传输。
四、结论哈密顿图和欧拉图是图论中的两个重要概念。
哈密顿图是一种包含了图中所有顶点的路径的图,而欧拉图是一种可以通过图中每条边恰好一次的路径来穿越图的图。
《离散数学》 第八章 欧拉图与哈密尔顿图
1 10 1
8.1 欧拉图
8.1.4 欧拉图的应用
欧拉图的应用,计算机旋转鼓轮的设计原理。
现在构造一个有向图G,G有8个顶点,每个顶点分别表示 000~111的一个二进制数。设α i∈{0,1},从顶点α 1α 2α 3 引出两条有向边,其终点分别为α 2α 30和α 2α 31,这两条边 分别为α 1α 2α 30以及α 1α 2α 31,按照此种方法,对于八个 顶点的有向图共有16条边,在这个图的任意一条通路中,其 邻接的边必是α iα jα kα t和α jα kα tα s的形式,即前一条有 向边的后3位与后一条有向边的前3位相同。因为图中的16条 边被记成不同的4位二进制信息,即对应于图中的一条欧拉 回路。
推论 无向连通图中顶点与间存在欧拉通路,当且仅当中 与的度数为奇数,而其他顶点的度数为偶数。
8.1 欧拉图
8.1.2 欧拉图的判定
b
a
d
c
图8.1-2
v1
v2
v1
v3
v4
v5
v6
v2
(a)
图8.1-3
v4
v3 (b)
8.1 欧拉图
8.1.2 欧拉图的判定
定理8.1.3 有向图是欧拉图,当且仅当是强连通的,且 中每个顶点的入度都等于出度。
8.2 哈密尔顿图
8.2.1 哈密尔顿图
在图8.2-2中,(a)、(b)中存在哈密尔顿回路,是哈密 尔顿图,(c)中存在哈密尔顿通路,但不存在哈密尔顿回 路,是半哈密尔顿图,(d)中既无哈密尔顿回路,也无哈 密尔顿通路,不是哈密尔顿图。
( a)
( b)
( c)
( d)
8.2 哈密尔顿图
8.2.2 哈密尔顿图的判定
欧拉图和哈密而顿图
16
15.欧拉图与哈密顿图 欧拉图与哈密顿图
15.2 哈密顿图
到目前为止, 到目前为止,还没有找到哈密尔顿通路存在的充 分必要条件。下面介绍一个必要定理。 分必要条件。下面介绍一个必要定理。 定理15.6:设无向图 G=<V , E> 是哈密尔顿 G=<V, 定理 : 设无向图G=<V E>是哈密尔顿 图,则对V的每个非空真子集 均成立: 则对 的每个非空真子集S均成立: 的每个非空真子集 均成立 w(G-S) ≤|S| 其中, 中的顶点数, 表示G删去 其中, |S| 是S中的顶点数, w(G-S)表示 删去 中的顶点数 表示 删去S 顶点集后得到的图的连通分图的个数。 顶点集后得到的图的连通分图的个数。
9
15.欧拉图与哈密顿图 欧拉图与哈密顿图
例:用定理解决哥尼斯堡桥的问题
15.1 欧拉图
个结点为奇次数, 有4个结点为奇次数, ∴不存在欧拉回路,也不存在欧拉路径。 不存在欧拉回路,也不存在欧拉路径。 故要从一点出发经过桥一次且仅一次的路径, 故要从一点出发经过桥一次且仅一次的路径 , 再回到出发点是不可能的。 再回到出发点是不可能的。
离散数学中的欧拉图与哈密顿图
欧拉图和哈密顿图是离散数学中的两个重要的图论概念。
它们分别研究了图中的路径问题,对于解决一些实际问题具有很大的应用价值。
欧拉图是指一个无向图中存在一条路径,经过图中的每条边一次且仅一次,这条路径称为欧拉路径。
如果这个路径的起点和终点重合,则称为欧拉回路。
而对于有向图,存在一条路径,使得经过每一个有向边恰好一次,称为欧拉有向路径,如果该路径起点和终点相同,则称为欧拉有向回路。
1722年,瑞士数学家欧拉首次提出了这个概念,并证明了一系列欧拉图的性质。
欧拉图的性质是其路径的存在性。
既然有了这个概念,那如何判断一个图是不是欧拉图就是一个非常重要的问题。
根据欧拉图的定义,我们可以发现,图中的每个节点的度数都应该是偶数,否则该节点无法成为路径中的中间节点。
因此,一个图是欧拉图的充分必要条件是该图中每个节点的度数都是偶数。
哈密顿图是指一个图中存在一条路径,经过图中的每个顶点一次且仅一次,这条路径称为哈密顿路径。
如果这个路径的起点和终点重合,则称为哈密顿回路。
哈密顿图的概念由19世纪初英国数学家哈密顿引入,其研究对象是关于骑士巡游问题。
与欧拉图不同的是,哈密顿路径并没有一个十分明显的判定条件。
唯一已知的是某些图是哈密顿图,比如完全图和圈图。
至于一般的图是否存在哈密顿路径,目前尚无通用的判定方法。
这也是全世界许多数学家所面临的一个著名且具有挑战性的开放问题,被命名为“哈密顿路径问题”。
欧拉图和哈密顿图在实际问题中具有广泛的应用。
欧拉图的应用包括电子电路和网络的设计,路线规划等。
而哈密顿图的应用更多地涉及路径的优化问题,比如旅行商问题。
在实际应用中,我们常常需要通过对欧拉图和哈密顿图的研究,来寻找最优解或者设计最佳路径。
总的来说,离散数学中的欧拉图和哈密顿图是两个重要的图论概念,它们研究的是图中的路径问题。
欧拉图的判定条件相对明确,而哈密顿图的判定则是一个尚未完全解答的开放问题。
这两个概念在实际中具有广泛的应用,对于解决一些路径优化问题具有重要的参考价值。
22 欧拉图与哈密顿图
2.若h1=G,则G是欧拉图,否则转下一步。 3.记H=G-h1,因为G是连通图,所以H与h1至少有一个节点重 合,不妨记为vi,又因为h1中d(vi)是偶数,故在H中d(vi)仍 是偶数,从而从图H的节点vi出发,重复步骤1的做法,又 可得简单回路h2: (vi,e’1,v1,e’2,…,vi)这里ei’≠ ej’(i≠j),那么h1∪ h2所对应的简单回路是:(v0,e1,v1,e2,…,vi, e1’,v1,e2’,…,vi, ei+1,…,ek+1,v0)。不妨将h1∪ h2仍记为h2,转步骤2。 对于有限图G,我们总可以在有限步骤中构造出简单回路 h1,使得h1=G,故G是欧拉图。
②现在我们来证明:若G中对于每一对不相邻的节点u,v, 有d(u)+d(v)≧n,则G是哈密顿图。因为若在G中每一对不 相邻节点u,v之间连一条无向边,得到图H,则H是n阶无 向完全图,从而H是哈密顿图,由引理,可知G是哈密顿 图。 ③由2,我们可直接推出若任一节点v满足d(v)≥n/2,则G是 哈密顿图。 例8 格雷码及其应用:构造长度为n的2进制编码的序列, 使相邻的码仅相差1位 用Qn来建模 (接下页)
例6 证明图7-35中的图没有哈密顿回路。
证明: 证明: G中没有哈密顿回路,因为G有1度顶点,即e。现 在考虑H。因为顶点a, b,d 和e 的度都为2,所以这些顶 点关联的每一条边都必然属于任意一条哈密顿回路。现在 容易看出H中不存在哈密顿回路,因为任何这样的哈密顿 回路都不得不包含4条关联c的边,这是不可能的。
解: 图G1具有欧拉回路,例如a, e, c, d, e, b, a。G2和G3都没 有欧拉回路。但是G3具有欧拉通路,即a, c, d, e, b, d, a, b。 G2没有欧拉通路。 图H2具有欧拉回路,例如a, g, c, b, g, e, d, f, a。H1和 H3都没有欧拉回路。H3具有欧拉通路,即c, a, b, c, d, b,但 是H1没有欧拉通路。
欧拉图与哈密顿图 - 上海交通大学计算机科学与工程系(CSE)
个结点正负度相等可以断定从G的任一结点 v0出发一定存在G的一条简单回路C。若 C=E(G),则得证。否则在G中删去C的各 边,找到新的简单回路C1,并添加至C中。 重复该步骤直至C成为欧拉回路为止。
2014-11-25
IntroductionToCS--Xiaofeng Gao
12
欧拉道路(欧拉迹)
IntroductionToCS--Xiaofeng Gao
15
编码盘范例
【例】一个编码盘分成16个相等的扇面,
每个扇面分别由绝缘体和导体组成,可以 表示0和1两种状态,其中a,b,c,d四个位置的 扇面组成一组二进制输出。 试问这16个二进制数的 序列应如何排列,编码 盘才恰好能组成0000到 1111的16组四位二进制 输出,同时旋转一周后 又返回到0000状态?
【例】 判断下图是否可以一笔画成:
a
b
a
b
e
d
c G
e
d H
c
2014-11-25
IntroductionToCS--Xiaofeng Gao
21
哈密顿圈
Hamilton Circuit
2014-11-25
IntroductionToCS--Xiaofeng Gao
22
哈密顿回路与道路
【定义】无向图G的一条经过全部结点的初
【证明】易知k是偶数。在这个k个结点间
添加k/2条边,使得每个结点都与其中一条 边关联,得到G’,易知G’中各结点的度都 为偶数,故G’中有欧拉回路C,这k/2条边 都在C上且不相邻接。故删去这些边,可以 得到k/2条简单道路,它们包含了G的所有 边,即E(G)划分成了k/2条简单道路。
2014-11-25
(完整word版)第三章欧拉图和哈密顿图
第三章欧拉图与哈密顿图(七桥问题与一笔画,欧拉图与哈密顿图)教学安排的说明章节题目:§3.1环路;§3.2 欧拉图;§3。
3 哈密顿图学时分配:共2课时本章教学目的与要求:认识七桥问题的实质,理解一笔画问题的解决方法,会正确理解关于欧拉图和哈密顿图的判断定理,并进行识别.其它:由于欧拉图与一笔画问题密切相关,因此本章首先从一笔画问题讲起,章节内容与教材有所不同。
课堂教学方案课程名称:§3.1环路;§3。
2欧拉图;§3。
3哈密顿图授课时数:2学时授课类型:理论课教学方法与手段:讲授法教学目的与要求:认识七桥问题的实质,理解一笔画问题的解决方法,会正确理解关于欧拉图和哈密顿图的判断定理,并进行识别.教学重点、难点:(1)理解环路的概念;(2)掌握欧拉图存在的充分必要条件;(3)理解哈密顿图的一些充分和必要条件;教学内容:看图1,有点像“回"字,能不能从某一点出发,不重复地一笔把它画出来?这就是中国民间古老的一笔画游戏,而这个图形实际上也是来源于生活。
中国古代量米用的“斗"?上下都是四方的,底小口大,从上往下看就是这样的图形.这类“一笔画”问题中最著名的当属“哥尼斯堡七桥问题”了。
一、问题的提出图1哥尼斯堡七桥问题.18世纪,哥尼斯堡为东普鲁士的首府,有一条横贯全市的普雷格尔河,河中的两个岛与两岸用七座桥联结起来,见图2(1),当时那里的居民热衷于一个难题:游人怎样不重复地走遍七桥,最后回到出发点。
1735年,一群执着好奇的大学生写信请教当时正在圣彼得堡科学院担任教授的著名数学家欧拉。
欧拉通过数学抽象成功地解决了这一问题。
欧拉发现欧几里得几何并不适用于这个问题,因为桥不涉及“大小",也不能用“量化计算”来解决.相反地,这问题属于提出的“位置几何"。
欧拉想到,岛与河岸陆地仅是桥梁的连接地点和通往地点,桥仅是从一地通往另一地的路径,一次能否不重复走遍七桥与河岸陆地大小是没有本质联系的,与桥的宽窄也是没有关系的。
离散数学15 欧拉图与哈密顿图
15.2 哈密顿图
1859年,爱尔兰数学家威廉·哈密尔顿发明 了一个旅游世界的游戏。将一个正十二面体的 20个顶点分别标上世界上大城市的名字,要求 玩游戏的人从某城市出发沿12面体的棱,通过 每个城市恰一次,最后回到出发的那个城市。
哈密尔顿游戏是在左图中如何 找出一个包含全部顶点的圈。
定义(哈密顿通路和哈密顿回路) 经过图(有向图或无向图)每个顶点一次
且仅一次的通路称为哈密顿通路。 经过图每个结点一次且仅一次的回路(初
级回路)称为哈密顿回路。 定义(哈密顿图和半哈密顿图)
存在哈密顿回路的图称为哈密顿图。 存在哈密顿通路但不存在哈密顿回路的图 称为半哈密顿图。 平凡图是哈密顿图。
由两判定定理,立即可知 (4)为欧拉图, (5)、(6)即不是欧拉图,也不是半欧拉图。
例15.2(P296) v2e2v3e3v4e14v9e10v2e1v1e8v8e9v2
◼ Fleury算法
◼ (1)任取v0V(G),令P0=v0。 ◼ (2)设Pi=v0e1v1e2…..eivi已经行遍,则按下面
判断所示两图是否为欧拉图、半欧拉图?
无向欧拉图与无向半欧拉图的判断方法
定理15.1(无向欧拉图的判定)无向图G是欧拉图当 且仅当G是连通图,且G中没有奇度顶点。
定理15.2(无向半欧拉图的判定)无向图G是半欧拉 图当且仅当G是连通图,且G中恰有两个奇度顶点。
(1)
(2)
(3)
有向欧拉图与有向半欧拉图的判断方法
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(1)(2)(3)(4)为哈密顿图 (5)为半哈密顿图 (6)既不是哈密顿图,又不是半哈密顿图。
欧拉图和哈密顿图
例如,由定理可知,下图 (a)图为欧拉图,本图 既v成圈8 可圈画v6之v以在1并(看vc2)(成v中为3 圈v)清。4 vv晰1将5v起v2(6av见v)87分v,v1解8,将v成1v与42若个v圈3干圈vv42个画vv24边在,v6不(vb4v)8重v中5v2的v)之6,圈v并也4,的(可两v并6看个v7 不是(a)图特有性质,任何欧拉图都有这个性质。
尽管讨论哈密顿通路和哈密顿回路在形式上与欧
拉通路和欧拉回路非常相似,但遗憾的是到目前为止, 仍然没有找到一个合适的条件来作为判断哈密顿通路 或哈密顿回路存在的充要条件。不过,可以给出哈密 顿通路和哈密顿回路存在的充分条件或必要条件。
定理9.2.1设无向图G=<V, 的任意非空子集,则
E>是哈密顿图,V1是V
下面给出一些哈密顿图的充分条件。
定理9.2.2设G=<V, E>是具有n个节点的简单无向图,若
对任意的u, v∈V均有
deg(v) +deg(u) ≥n-1
则G中存在哈密顿通路。
容易看出,定理9.2.2中的条件对图中是否存在哈密顿路 是充分而不必要的。
如图9.2.6所示的六边形G,虽然任意两个节点度数之和 等于4<6-1(n=6),但G中却显然有哈密顿路(实际上G是哈密 顿图)。
只要数一下图中节点的度数即可。
❖ 9.1.4 欧拉图的应用 一笔画问题 所谓“一笔画问题”就是画一个图形,笔不离纸,每条 边只画一次而不许重复地画完该图。“一笔画问题”本质上 就是一个无向图是否存在欧拉通路(回路)的问题。如果该 图为欧拉图,则能够一笔画完该图,并且笔又回到出发点; 如果该图只存在欧拉通路,则能够一笔画完该图,但笔回不 到出发点;如果该图中不存在欧拉通路,则不能一笔画完该 图。
第13节欧拉图与哈密顿图
集合与图论
哈密顿图的充分条件之一
若顶点vir-1,(r=2,3,...,k)与顶点vp相邻, 则G 有哈密顿圈v1v2...vi(r-1)vpvp-1...virv1.
因此vp至少与v1,v2,...,vp-1中的k个顶点不相邻. vp的度数为h,于是h≤p-1-k,从而k+h≤p-1, 因此k与h中至少有一个小于p/2,G 中有一个顶 点的度小于p/2.
集合与图论
欧拉图的判别定理
若G2中还有边,则同样的方式,G2中有圈Z3,如 此等等,最后必得到一个图Gn,Gn中无边. 于是我们得到了G中的n个圈Z1,Z2,...,Zn,,它们是两 两无公共边的,因此,G的每条边在且仅在其中的一个 圈上,于是G的边集被划分为n个圈. 由于G是连通的,所以每个圈Zi至少与其余的某个 圈有公共顶点,从而图G由一些边不重的相互之间有公 6/25 共顶点的圈构成.
19/25
集合与图论
哈密顿图的充分条件之二
定理3 设G是有p(p≥3)个顶点的图,如果 对G的任意一对不相邻的顶点u和v,均有 degu+degv≥p, 则G是一个哈密顿图. 只需证明p(p≥3)个顶点的每个非哈密顿图中至少 有两个不相邻的顶点u和v,有degu+degv≤p-1即可. 刚才的证明中的v1,vp就满足这个性质.
22/25
集合与图论
实 例
例4:某次国际会议8人参加,已知每人至少与其余7 人中的4人有共同语言,问服务员能否将他们安排在 同一张圆桌就座,使得每个人都与两边的人交谈? 解 做无向图G=<V,E>, 其中 V={v| v为与会者}, E={{u,v} | u,vV且u与v有共同语言,且u v}. 易知G为无向图且vV, deg(v)4,于是,u,vV, 有 deg(u)+deg(v) 8,可知G为哈密顿图. 服务员在G中 找一条哈密顿圈C,按C中相邻关系安排座位即可.
8.欧拉图与哈密顿图
8.欧拉图与哈密顿图1.设G为n (n≥2)阶欧拉图,证明G是2-边连通图证明:存在一条欧拉回路,所以去掉其中任何一边e,该图G-e仍然是连通得,去掉两条边,该图可能是不连通的,所以λ(G)≥2,所以该图是2-边连通图2.设G为无向连通图,证明:G为欧拉图当且仅当G的每个块都是欧拉图证明:根据理题G为欧拉图当且仅当G可表示为若干个边不重的圈之并,易证若干个边不重的边,不一定是块。
块是指没有割点的极大连通子图证明:必要性如果G是欧拉图,根据定理8.1及其推论:G是若干边不相交的圈的并,G是欧拉图当且仅当G时连通的且G中无奇度顶点,所以我们在G中找块时,无非就是找割点两侧的圈,割点在每个圈中出现的所得的度数都是偶数,割点为V(V v11,v12,...,v1n,V,v21,v22,...v2nV,v3.....,V)其实很容易证明,割点两侧的圈都是连通的,且度数都为偶数,必要性得证充分性每个块都是欧拉图, 都是圈其中得割点是V1,V2...,Vn,那么V1,v11,v12,...,V2,v21,v22,...,v2n,V3,v31,v32,...v3n,..,V3....,V1得证我觉得思路是正确的,不过证明过程不是很严格(图这部分我还没有认真思考如何写出严格的步骤,以后我会继续研究证明过程!!·!)3.设G恰有2k(k≥1)个奇度顶点的连通图,证明G中存在K条边不重的简单通路P1,P2,…Pk,使得E(G)=U(I=1,k)E(Pi)证明:方法二对k做归纳法(1)k=1时,G为半欧拉图,因而存在欧拉通路P,则P为所求,所以结论为真。
(2)设k=r时,结论为真。
要证:k=r+1时结论为真。
设G的2k=2r+2个奇度顶点分别为V1,V2,…,Vr,Vr+1V1',V2',…,Vr',Vr+1'在Vr+1与Vr+1'之间加一条新边er+1=(Vr+1,Vr+1'),得图G',则G'连通且有2r个奇度顶点。
第二章欧拉图及哈密顿图
综上所述,对u,vV(G),都有d(u)+d(v)≥n.因此G中存在一 条哈密顿回路,从而这n个人能站成一圈,使得每一个人的两 旁站着自己认识的人.
证明:设C是G的一个哈密顿回路,则对于V(G)的任意一 个非空真子集S,均成立 W(C - S) S . 由于C-S为G-S 的一个生成子图,因而W(G-S)W(C-S),故
W (G S ) S .
9.哈密顿图(5)
说明:定理6只是一个必要条件,如下的彼特森图,尽 管有 W (G S ) S 但它不是哈密顿图.
第二节 哈密顿图(1)
定义3 具有哈密顿回路的无向图与具有哈密 顿有向回路的有向图,统称为哈密顿图.
例1 对于完全图Kn(n3),由于Kn中任意两个顶点之 间都有边,从Kn的某一顶点开始,总可以遍历其余节 点后,再回到该结点,因而Kn(n3)是哈密顿图. 说明:判断一个给定的图是否为哈密顿图,是图论中尚 未解决的难题之一,下面介绍若干必要条件和充分 条件.
第二节 哈密顿图(2)
定理1 设任意n(n3)阶图G,对所有不同非邻接顶 点x和y,若deg(x)+deg(y) n,则G是哈密顿图.
证明:仅就G是无向图加以证明.假设定理不成立.则存在 一个阶为n(n3),满足定理条件且边数最多的非哈密 顿图,即G是一个非哈密顿图且对G的任何两个非邻 接点x1和x2,图G+边{x1,x2}是哈密顿图.
欧拉图与哈密顿
通过一系列的节点,将所有节点 两两连接起来,且每条边只使用 一次。
性质的异同比较
欧拉图 哈密顿图
应用领域的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ较
欧拉图
在计算机科学、运筹学、交通运输等 领域有广泛应用。
哈密顿图
在计算机科学、电子工程、通信网络 等领域有广泛应用。
05
欧拉图与哈密顿图的未来研
究展望
欧拉图的研究展望
欧拉路径与欧拉回路
通过模拟生物进化过程的遗传 算法来寻找哈密顿路径,适用 于大规模的图。
元胞自动机法
通过模拟元胞自动机的演化过 程来寻找哈密顿路径,适用于
具有特定结构的图。
03
欧拉图与哈密顿图的应用
欧拉图在计算机科学中的应用
算法设计
01
欧拉图在计算机科学中常被用于算法设计,如最短路径算法、
最小生成树算法等。
数据结构
欧拉图与哈密顿图在其他领域的应用
经济学
欧拉图和哈密顿图在经济 学中被用于描述市场供需 关系和生产网络。
社会学
欧拉图和哈密顿图在社会 学中被用于研究社会网络 和人际关系。
交通工程
欧拉图和哈密顿图在交通 工程中用于描述交通流和 路网结构。
04
欧拉图与哈密顿图的比较
构造方法的比较
欧拉图
通过一系列的边和节点,将起点 和终点连接起来,且每条边只使 用一次。
欧拉图的扩展研究
深入研究欧拉路径和欧拉回路的性质 和构造方法,探索其在图论、组合数 学和计算机科学等领域的应用。
将欧拉图的研究扩展到其他领域,如 社交网络分析、生物信息学和交通网 络规划等。
欧拉图的算法优化
针对欧拉图的算法进行优化,提高算 法的效率和稳定性,以解决大规模图 数据的计算问题。
15欧拉图与哈密顿图
哈密顿图的判定 定理1(必要条件): 设无向图G=<V, E>是哈密顿 图, V1是V的任意非空子集, 则p(G-V1)≤V1. 推论: 设无向图G=<V, E>是半哈密顿图, V1是V 的任意非空子集, 则p(G-V1)≤V1+1.
在Peterson图中, 虽然对任意顶 点集V1, 都满足p(G-V1)|V1|,但 它不是哈密顿图.
基本思想:能不走桥就不走桥
15.2 哈密顿图 定义1. 经过无向(有向)图中所有顶点恰好一次 的路(圈)称为哈密顿路(圈). 定义2. 具有哈密顿圈的图称为哈密顿图. 定义3. 具有哈密顿路但不具有哈密顿圈的图 称为半哈密顿图. 例1. 判断下列图形是否哈密顿图或半哈密顿图.
半哈密顿图 哈密顿图
都不是
例4. 判断下列有向图是否欧拉图或半欧拉图.
都不是 半欧拉图
欧拉图
一笔画问题:从某点出发,不间断地画完整个图. 即在图中找出欧拉通路(回路).
Fleury算法: (1) 任取v0∊V(G), (2) 设Pi=v0e1v1e2eivi,
若E(G)-{e1,e2,ei}中没有与vi关联的边, 则计 算停止; 否则在vi关联的边中优先选择非桥的边 添加. (3) 令i=i+1, 返回(2).
定理2(充分条件): 设G=<V, E>是无向简单图. 若对任意两个不相邻顶点u,vV, 均有 d(u)+d(v)|V|-1, 则G中存在哈密顿路; 若对任意两个不相邻顶点u,vV, 均有 d(u)+d(v)|V|, 则G是哈密顿图.
推论: n阶无向简单图G中, n>2, (G)n/2, 则G是
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一、历史背景--哥尼斯堡七桥问题
}
1
二、定义 欧拉通路 (欧拉迹) ——通过图中每条边一次 且仅一次,并且过每一顶点的通路。 欧拉回路 (欧拉闭迹) ——通过图中每条边一次 且仅一次,并且过每一顶点的回路。 欧拉图 ——存在欧拉回路的图。
}
2
三、无向图是否具有欧拉通路或回路的判定
(3) 具有哈密尔顿回路而没有欧拉回路,
解:
(4) 既没有欧拉回路,也没有哈密尔顿回路。
解:
}
14
作业
习题十五 2、11、14、15、20
}
15
余顶点的入度均等于出度, 这两个特殊的顶点中,一个 顶点的入度比出度大1,另一 个顶点的入度比出度小1。
D 有欧拉回路( D为欧拉图) D 连通, D 中所有
顶点的入度等于出度。
}
6
例3、判断以下有向图是否欧拉图。
}
7
§15.2 哈密尔顿图
一、问题的提出
1859年,英国数学家哈密尔顿,周游世界游戏。
(2)
解:是哈密尔顿图,
存在哈密尔顿回路和通路。
}
11
例1、判断下图是否具有哈密尔顿回路,通路。
(3)
解:不存在哈密尔顿回路,
也不存在哈密尔顿通路。
}
12
例2、画一个无向图,使它
(1) 具有欧拉回路和哈密尔顿回路,
解:
(2) 具有欧拉回路而没有哈密尔顿回路, 解:
}
13
例2、画一个无向图,使它
G 中只有两个奇度 G 有欧拉通路 G 连通,
顶点(它们分别是欧拉通路的
两个端点)。
G有欧拉回路( G为欧拉图) G 连通, G 中均
为偶度顶点。
}
3
例1、以下图形能否一笔画成?Leabharlann (1)(2)}
4
例1、以下图形能否一笔画成?
(3)
(4)
}
5
四、有向图是否具有欧拉通路或回路的判定
D 有欧拉通路 D 连通,除两个顶点外,其
(1)
(2)
}
8
二、哈密尔顿图
哈密尔顿通路 ——通过图中每个顶点一次且仅
一次的通路。
哈密尔顿回路 ——通过图中每个顶点一次且仅
一次的回路。 哈密尔顿图 ——存在哈密尔顿回路的图。
}
9
例1、判断下图是否具有哈密尔顿回路,通路。
(1)
解:存在哈密尔顿通路,
但不存在哈密尔顿回路。
}
10
例1、判断下图是否具有哈密尔顿回路,通路。