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图路径


G 中的路径是 G 的子图,它是一个 路径图 (West 2000, p. 20)。路径的长度是它包含的边的数量。

在大多数情况下,路径必须至少包含一条边,但在某些应用中(例如,定义路径覆盖数),允许长度为 0 的“退化”路径,仅由单个顶点组成 (Boesch et al. 1974)。

一个 s,t -路径是一个路径,其端点(度数为 1 的顶点)是具有不同索引 st 的顶点。(符号 uv 也常用。)可以在 Wolfram 语言 中使用以下命令找到单个 s,t -路径FindPath[g, s, t], 而FindPath[g, s, t, kspec, n] 最多查找长度为 kspecn 条路径(其中 kspec 可以是Infinity并且 n 可以是All).

对于简单图,路径等同于,并且完全由顶点的有序序列指定。对于简单图 G哈密顿路径是包含 G 的所有顶点(且其端点不相邻)的路径。

在具有邻接矩阵 A 的图中,从顶点 s 到顶点 t 的(无向)k-的数量由 A^k(s,t) 元素给出 (Festinger 1949)。为了计算图路径的数量 p_k,必须减去所有不是路径的闭合 k-步。

前几个 k-路径矩阵 P_k 可以用封闭形式给出

P_1=A
(1)
P_2=A^2-diag(A^2)
(2)
P_3=A^3-diag(A^2)A-Adiag(A^2)+A×A^(T)-diag(A^3)
(3)

(Luce 和 Perry 1949, Katz 1950, Ross 和 Harary 1952, Perepechko 和 Voropaev),其中 diag(A) 是由 A 的对角线元素形成的矩阵,× 表示矩阵元素级乘法。

此外,k-环的数量与 P_k 的关系为

 c_k=1/(2k)Tr(P_(k-1)A),
(4)

其中 Tr 表示迹。

Giscard et al. (2016) 给出了路径矩阵的公式,给出了从 ijk-路径的数量,如下所示

 P_k=(-1)^(k+1)sum_(H≺_(conn)G)(|N(H)|; k+1-|H|)(-1)^(|H|)A|_H^k,
(5)

其中,求和是对包含 ijG 的连通导出子图 H 进行的,N(H) 表示 HG 中的邻居数(即 v 的顶点 G 不在 H 中,并且存在从 vH 的顶点的至少一条边),Tr 表示矩阵的迹(A|_H^k)_(ij)G 的邻接矩阵限制在连通导出子图 Hk 次矩阵幂的 (i,j) 元素,即

 (A|_H)_(ij)={A_(ij)   for i,j in H; 0   otherwise,
(6)

其中 (i,j) in G


另请参阅

环多项式, 图环, 哈密顿路径, 路径覆盖数, 路径图, 路径多项式, ,

使用 探索

参考文献

Boesch, F. T.; Chen, S.; and McHugh, J. A. M. "On Covering the Points of a Graph with Point Disjoint Paths." In Graphs and Combinatorics (Ed. R. A. Bari and F. Harary). Berlin: Springer-Verlag, pp. 201-212, 1974.Giscard, P.-L. and Rochet, P. "Enumerating Simple Paths from Connected Induced Subgraphs." 1 Jun 2016. https://arxiv.org/abs/1606.00289.Giscard, P.-L.; Kriege, N.; and Wilson, R. C. "A General Purpose Algorithm for Counting Simple Cycles and Simple Paths of Any Length." 16 Dec 2016. https://arxiv.org/pdf/1612.05531.pdf.Festinger, L. "The Analysis of Sociograms Using Matrix Algebra." Human Relations 2, 153-158, 1949.Katz, L. "An Application of Matrix Algebra to the Study of Human Relations Within Organizations." Institute of Statistics, University of North Carolina, Mimeograph Series, 1950.Luce, R. D. and Perry, A. D. "A Method of Matrix Analysis of Group Structure." Psychometrika 14, 95-116, 1949.Perepechko, S. N. and Voropaev, A. N. "The Number of Fixed Length Cycles in an Undirected Graph. Explicit Formulae in Case of Small Lengths."Roberts, B. and Kroese, D. P. "Estimating the number of s-t Paths in a Graph." J. Graph Algorithms Appl. 11, 195-214, 2007.Ross, I. C. and Harary, F. "On the Determination of Redundancies in Sociometric Chains." Psychometrika 17, 195-208, 1952.Valiant, L. G. "The Complexity of Enumeration and Reliability Problems." SIAM J. Computing 8, 410-421, 1979.West, D. B. 图论导论,第二版 Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, p. 20, 2000.

请引用本文为

Weisstein, Eric W. "图路径。" 来自 MathWorld-- 资源。 https://mathworld.net.cn/GraphPath.html

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