几种特殊的图:
二分图:
定义:对于G,存在点集V1、V2满足V1∩V2 = ∅,V1∪V2 = V,并对于任意边eij,有vi、vj分别属于V1、V2,则称这样的图是二分图,也叫二部图、偶图、双图。这里需要注意的是,我们这里约定n阶零图(不含边的图)也是二分图。(并且这里我们主要讨论无向二分图)
定理:无向图G=<V,E>是二分图当且仅当G中无奇数长度的回路。
必要性:根据二分图的定义,能够看到对于路径Γ,当起点vi和vj同属于V1的时候,则必然经过了偶数条边,而回路显然满足这种情况。
充分性:设V1 = {v| v∈V ^ d(v0,v)是偶数},V2 ={v|v∈V(G) ^ d(v0,v)是奇数},那么只需证V1和V2中任何两点不相邻即可,由其存在对称性我们证一个即可。
考虑反证法,假设V1中的vi、vj连通,根据上面我们的定义,路径<v0,vi>Γ1,<v0,vj>Γ2的短程线之和d<v0,vi>+d<v0,vj>必然是偶数。那么现在考察vi和vj的连接方式,如果直接相连,显然v0所在回路的长度是奇数,矛盾;如果是间接相连,那么这与我们一开始对V1、V2的定义不符,证毕。
匹配、极大匹配、最大匹配、完备匹配、完美匹配:
对于二部图G<V,E>,E的子集E’满足任意ei、ej∈E’,ei、ej不相邻,则称E’是G的一个匹配。
基于某个匹配,如果添加任意边都会使得这个图不再是一个匹配,则原匹配称为极大匹配。
而对于|E’’| = max{|E’| | E’是G的匹配},则称E’’是G上的最大匹配。
再设|V1| ≤|V2|,|E’| = |V1|,则该匹配是一个完备匹配。
基于完备匹配,如果|V1| = |V2|,则称其为完美匹配。
判断二分图是否存在完备匹配的hall定理和t条件定理:
定理1:在二分图G中,设|V1| ≤|V2|,则G存在完备匹配的充要条件是,V1中任意k个顶点至少与V2中k个顶点相邻。
关于它的证明这里暂且折叠。
定理2:基于定理1中的条件,如果存在整数t,使得V1中每个顶点至少关联t条边,而V2中至多关联t2条边,则G存在完备匹配。
证明:基于条件,V1中k个顶点关联V2至少kt条边,而V2中每个顶点至多关联t条边,这表明V1中k个顶点至少要关联V2中k个顶点,这就回到了定理1。
欧拉图:
所谓欧拉图,和我们所熟知的益智游戏“一笔画”是有关的。
欧拉通路:对于G图,如果存在一条路径能够不重复地遍历所有的边则称其为欧拉通路。
欧拉回路:如果欧拉通路是一条回路,那么称其为欧拉回路,并且称存在欧拉回路的图为欧拉图。
欧拉通路/回路在无向图中的判断:
对于无向图G,如果所有顶点的度数都是偶数,则其存在欧拉回路。
对于无向图G,如果有且仅有两个奇度数顶点,则其存在欧拉通路。
欧拉通路、回路在有向图中的判断:
对于有向图G,如果所有顶点的入度等于出度,则存在欧拉回路。
对于有向图G,如果除去两个顶点外,其他顶点满足入度等于出度,并且这两个顶点刚好一个入度比出度大1,一个出度比入度大1,则其存在欧拉通路。