《图论及其应用》学习笔记(图的连通度)

    xiaoxiao2022-07-02  97

    图的连通度:

    割边:删去后使G不连通的边。非平凡树每一条边都是割边。

    ps:若G是非连通图,若在某个连通分支上成立,在整个图上也成立,因为割边本质上是使连通度下降的边,所以只讨论连通图即可。

    必要性证明:证明G-e是否还是连通图,包含e,若去掉的话,x到y,经过需要走e的路,则用P路代替。

    充分性证明:因为(u,v)路P是在G-e上选择的,那肯定不含e,而且也设uv=e,再加回e,肯定会形成圈。

    上述定理表明:圈中的边一定不是割边。

     

    割点:去掉它,也会使连通图变为不连通。

       ps:G是简单图,无圈无重边。G-v仍连通的话,x和y必定存在一条不经过v的路P,然后再加上原来的xvy,则在G中形成了一个圈,矛盾。无论怎么去掉叶子节点,连通度都不会发生改变。

    必要性其实是已经证明了的,割点是无论如何,也不会出现在d(v)=0和d(v)=1的情况上的。

    块:没有割点的连通图称为块。

    图G的块:子图B是块,G中没真包含B的子图也是快,说明B是最大的块,则B是G的块。

     

    连通度:

    度量图的连通程度的两个参数:图的连通度、边连通度。

    顶点割或点割:G-V'不连通,则V’为顶点割。完全图没有顶点割。以完全图作为生成子图也没有顶点割。

    最小点割:G中点数最少的顶点割。

    连通度:最小顶点割中的点数为G的连通度。不存在顶点割,则连通度为n-1。非连通图,则连通度为0。记为。

    图是k连通的:一个图的连通度至少为k。

    例如:非平凡连通图->1连通的;G连通、无割点且至少含有3个点2连通的。

    ps:k连通的,反映的是一个连通图,在目前条件下的一个,连通度的一个下界。

     

    边割:G-E’不连通,则E’为G的边割。含有k条边的边割,称为k边割。

    最小边割:边数最少的边割。

    边连通度:最小边割集中的,边数数目。记为,对非连通图或平凡图G,λ(G)=0。

    图是k边连通的:一个图的边连通度至少为k。

    例如:非平凡连通图->1边连通的;G连通、无割边且至少含有两个点2边连通的。

    ps:将某点u相关联的所有边,取出形成集合G,必定是一个边割集,因为去掉它,必定会引起不连通。若对含有最小度δ的点,取出所有关联的边,就能引起图G的不连通,因此它的边连通度至多为δ。

    情况1:因为H是G已经去掉了一条边e得到的,因此至少要再去掉k-1条边,就会导致不连通,所以λ(H)=k-1。因为H和G都含有完全图作为生成子图,因此H和G都没有顶点割,所以它们的连通度相等,可证得。

    情况2:反面就是,H存在顶点割。。若G-S不连通,则至多是。若G-S连通,意味着,再减去e边就不连通了,所以e是割边。连通度最大也就等于n-1,因此有。1顶点割{v}可在割边e的端点处去到。只要存在某一顶点割,则连通度至多是它。

     

    ps:因为最小度δ≥n/2,所以含有最小度的那个顶点,所在的连通分支,必有大于等于n/2个顶点。因此,其它的分支的某个分支的顶点数,有。简单图的最大度,至多为顶点数-1,因此有:。非连通图G的最小度那个点,要么在连通分支H中可得出,要么在另外的连通分支中得出,总之一定比δ(H)小或等于。

    ps:若在最小度的那个顶点处,减去(k-1)个顶点,则减去之后,δ(H)可能会变少,例如最小度的点邻接的点被减了,可能会变大,最小度的点被减了,但减少,也只能减少到,在原来最小度δ(G)的基础上,减去(k-1)。

    因为任意减去(k-1)个点后,图还是连通的,说明了连通度至少大于k-1,也就是至少为k,因此G是k连通的。

    ps:因为p中的每个顶点可贡献多条边与M的多条边相连,因此p不一定等于M。G1至少有p个点,假设G1在原来G中时,每个点的度都为最小度δ(G),则至少能贡献pδ(G),然后再减去最小边割集M=λ(G),就是G1度之和的下界了。与M相关联的p个点,互相连接,所形成的边数还小于G1的边数,则G1的顶点数>p。和M相关联的点只有p个,则G1其它点只能和自身连。

    某个点的度数至少为了,则其所在的连通分支的顶点数,包括它自身在内,也至少为。

     

    敏格尔定理:

    例子:

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