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連通圖


ConnectedGraph

連通圖是在拓撲空間意義上連通的,即圖中任意兩點之間都存在路徑。不連通的圖稱為非連通圖。根據此定義,空圖單例圖被認為是連通的,而節點數 n>=2空圖非連通的。

根據 West (2001, p. 150) 的說法,單例圖 K_1 “令人惱火地不一致”,因為它雖然是連通的(特別是 1-連通的),但為了討論連通性的一致性,它被認為具有頂點連通度 kappa(K_1)=0

如果 A簡單圖 G鄰接矩陣,則 A^k 的項 (i,j) 是從頂點 i 到頂點 jk-步行的數量。因此,具有 n>1 個節點的圖是連通的當且僅當

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

沒有矩陣元素等於零。

具有 n>1 個節點的連通圖滿足

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

其中 rho(v_i) 是頂點 i頂點度(並且除了單例圖 K_1 的情況外,該不等式可以嚴格成立)。然而,雖然此條件是圖連通的必要條件,但不是充分條件;滿足上述不等式的任意圖可能是連通的或非連通的。

對於 n=1, 2, ...,n-節點連通未標記圖的數量為 1, 1, 2, 6, 21, 112, 853, 11117, 261080, ... (OEIS A001349)。(不一定連通的) 未標記 n-節點圖的總數由前述序列的尤拉變換給出,1, 2, 4, 11, 34, 156, 1044, 12346, ... (OEIS A000088; Sloane 和 Plouffe 1995, p. 20)。此外,一般來說,如果 a_n 是滿足某些性質的 n 個節點上的未標記連通圖的數量,則尤拉變換 b_n 是具有相同性質的未標記圖(連通或非連通)的總數。尤拉變換的這種應用稱為 Riddell 公式

n-節點上連通標記圖的數量為 1, 1, 4, 38, 728, 26704, ... (OEIS A001187),並且 (不一定連通的) 標記 n-節點圖的總數由前述序列的指數變換給出:1, 2, 8, 64, 1024, 32768, ... (OEIS A006125; Sloane 和 Plouffe 1995, p. 19)。

可以使用程式高效地列舉 n 個節點上的連通圖geng(屬於nauty)由 B. McKay 使用語法geng -c n。然而,由於程式返回圖的順序geng隨著時間的推移和改進的進行而變化,因此此處和GraphData.

可以使用 Wolfram 語言測試圖是否為連通圖,使用ConnectedGraphQ[g]。

如果 G非連通的,則其補圖 G^_ 是連通的 (Skiena 1990, p. 171; Bollobás 1998)。然而,逆命題不成立,例如可以使用圈圖 C_5 來說明,它本身是連通的並且與其補圖同構。

kConnectedGraph2
kConnectedGraph3

也可以討論 k-連通圖(即頂點連通度k 的圖),其中每個頂點的度至少為 k (即度序列的最小值是 >=k)。因此,1-連通圖是最小度為 >=1 的連通圖。


另請參閱

代數連通性, 雙連通圖, 度序列, 非連通圖, 邊連通性, 尤拉變換, k-連通圖, 網路, 平面連通圖, 多面體圖, Polynema, 正則圖, Riddell 公式, 無標度網路, 順序圖, Steinitz 定理, Tait 哈密頓圖猜想, 頂點連通性 在 課堂中探索此主題

使用 探索

參考文獻

Bollobás, B. 現代圖論。 紐約:Springer-Verlag,1998年。Cadogan, C. C. “莫比烏斯函式和連通圖。” J. Combin. Th. B 11, 193-200, 1971年。Chartrand, G. “連通圖。” 《圖論導論》§2.3。紐約:Dover,pp. 41-45,1985年。Harary, F. 圖論。 Reading, MA: Addison-Wesley,p. 13,1994年。Harary, F. 和 Palmer, E. M. “連通圖。” 《圖形計數》§1.2。紐約:Academic Press,pp. 6-9,1973年。McKay, B. “圖。” http://cs.anu.edu.au/~bdm/data/graphs.htmlSkiena, S. “連通性。” 《離散數學實現:Mathematica 的組合數學和圖論》§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“整數序列線上百科全書”。Sloane, N. J. A. 和 Plouffe, S. 整數序列百科全書。 San Diego, CA: Academic Press,1995年。Tutte, W. T. 圖的連通性。 加拿大多倫多:多倫多大學出版社,1967年。West, D. B. 圖論導論,第 2 版。Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall,2000年。

在 中引用

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請引用為

Weisstein, Eric W. “連通圖。” 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/ConnectedGraph.html

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