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连通图


ConnectedGraph

连通图是在拓扑空间意义上连通的,即图中任意两点之间都存在路径。不连通的图称为非连通图。根据此定义,空图单例图被认为是连通的,而节点数 n>=2空图非连通的。

根据 West (2001, p. 150) 的说法,单例图 K_1 “令人恼火地不一致”,因为它虽然是连通的(特别是 1-连通的),但为了讨论连通性的一致性,它被认为具有顶点连通度 kappa(K_1)=0

如果 A简单图 G邻接矩阵,则 A^k 的项 (i,j) 是从顶点 i 到顶点 jk-步行的数量。因此,具有 n>1 个节点的图是连通的当且仅当

 sum_(k=1)^(n-1)A^k

没有矩阵元素等于零。

具有 n>1 个节点的连通图满足

 sum_(i=1)^nrho(v_i)>=1/2(n-1),

其中 rho(v_i) 是顶点 i顶点度(并且除了单例图 K_1 的情况外,该不等式可以严格成立)。然而,虽然此条件是图连通的必要条件,但不是充分条件;满足上述不等式的任意图可能是连通的或非连通的。

对于 n=1, 2, ...,n-节点连通未标记图的数量为 1, 1, 2, 6, 21, 112, 853, 11117, 261080, ... (OEIS A001349)。(不一定连通的) 未标记 n-节点图的总数由前述序列的欧拉变换给出,1, 2, 4, 11, 34, 156, 1044, 12346, ... (OEIS A000088; Sloane 和 Plouffe 1995, p. 20)。此外,一般来说,如果 a_n 是满足某些性质的 n 个节点上的未标记连通图的数量,则欧拉变换 b_n 是具有相同性质的未标记图(连通或非连通)的总数。欧拉变换的这种应用称为 Riddell 公式

n-节点上连通标记图的数量为 1, 1, 4, 38, 728, 26704, ... (OEIS A001187),并且 (不一定连通的) 标记 n-节点图的总数由前述序列的指数变换给出:1, 2, 8, 64, 1024, 32768, ... (OEIS A006125; Sloane 和 Plouffe 1995, p. 19)。

可以使用程序高效地枚举 n 个节点上的连通图geng(属于nauty)由 B. McKay 使用语法geng -c n。然而,由于程序返回图的顺序geng随着时间的推移和改进的进行而变化,因此此处和GraphData.

可以使用 Wolfram 语言测试图是否为连通图,使用ConnectedGraphQ[g]。

如果 G非连通的,则其补图 G^_ 是连通的 (Skiena 1990, p. 171; Bollobás 1998)。然而,逆命题不成立,例如可以使用圈图 C_5 来说明,它本身是连通的并且与其补图同构。

kConnectedGraph2
kConnectedGraph3

也可以讨论 k-连通图(即顶点连通度k 的图),其中每个顶点的度至少为 k (即度序列的最小值是 >=k)。因此,1-连通图是最小度为 >=1 的连通图。


另请参阅

代数连通性, 双连通图, 度序列, 非连通图, 边连通性, 欧拉变换, k-连通图, 网络, 平面连通图, 多面体图, Polynema, 正则图, Riddell 公式, 无标度网络, 顺序图, Steinitz 定理, Tait 哈密顿图猜想, 顶点连通性 在 MathWorld 课堂中探索此主题

使用 Wolfram|Alpha 探索

参考文献

Bollobás, B. 现代图论。 纽约:Springer-Verlag,1998年。Cadogan, C. C. “莫比乌斯函数和连通图。” J. Combin. Th. B 11, 193-200, 1971年。Chartrand, G. “连通图。” 《图论导论》§2.3。纽约:Dover,pp. 41-45,1985年。Harary, F. 图论。 Reading, MA: Addison-Wesley,p. 13,1994年。Harary, F. 和 Palmer, E. M. “连通图。” 《图形计数》§1.2。纽约:Academic Press,pp. 6-9,1973年。McKay, B. “图。” http://cs.anu.edu.au/~bdm/data/graphs.htmlSkiena, S. “连通性。” 《离散数学实现:Mathematica 的组合数学和图论》§5.1。Reading, MA: Addison-Wesley,pp. 171-180,1990年。Sloane, N. J. A. 序列 A000088/M1253, A001187/M3671 和 A006125/M1897,出自“整数序列在线百科全书”。Sloane, N. J. A. 和 Plouffe, S. 整数序列百科全书。 San Diego, CA: Academic Press,1995年。Tutte, W. T. 图的连通性。 加拿大多伦多:多伦多大学出版社,1967年。West, D. B. 图论导论,第 2 版。Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall,2000年。

在 Wolfram|Alpha 中引用

连通图

请引用为

Weisstein, Eric W. “连通图。” 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/ConnectedGraph.html

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