图论基础:顶点度数与图的性质

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"本资源主要介绍了图的基本概念,包括无向图、有向图、顶点的度数、路径和连通集等概念,并提到了图的存储结构,特别是相邻矩阵表示法。" 在计算机科学中,图是一种数据结构,用于表示对象之间的关系。它由顶点(或节点)集合和边(或连接)集合构成,用二元组G=(V,E)来表示,其中V是顶点集,E是边集。图的类型主要有两种:无向图和有向图。 1. 无向图:在无向图中,每条边不具有方向性,也就是说,如果边连接顶点A和顶点B,那么同时也有边连接B和A。无向图的边通常不带箭头,顶点的度是与其关联的边的数量。例如,如果一个顶点有三条边连接到其他顶点,那么它的度就是3。 2. 有向图:有向图的边是有方向的,从一个顶点指向另一个顶点。因此,每个顶点有入度和出度,分别表示以该顶点为终点和起点的边的数量。顶点的度等于其入度与出度之和。 3. 奇点和偶点:根据顶点的度数,可以将顶点分为奇点和偶点。奇点是指度数为奇数的顶点,而偶点的度数为偶数。在无向图中,如果所有顶点的度都是偶数,那么该图被称为欧拉图;如果所有顶点的度都是奇数,那么图被称为哈密顿图。 4. 路径和连通集:路径是图中从一个顶点到另一个顶点的边的序列,满足相邻顶点之间有边相连。连通集是图中一组顶点,它们之间存在路径使得任何两个顶点都可互相到达。 5. 简单路径和回路:简单路径是指除了起点和终点外,路径上的所有顶点都不重复。回路(或环)是起点和终点相同的简单路径,即在图中形成一个闭合的路线。 6. 图的存储结构:在实际计算中,图可以采用不同的数据结构进行存储。相邻矩阵是一种常见的表示方法,它是一个n×n的矩阵,其中n是顶点的数量。矩阵的元素A[i][j]为1(或相应的权值)表示顶点i和顶点j之间有一条边,若无边则为0。例如,给定的图G1和G2的相邻矩阵描述了它们的边关系。 了解这些基本概念后,可以进行图的遍历、最短路径搜索、拓扑排序等多种算法操作,广泛应用于网络分析、路由选择、社会网络分析等领域。在Pascal编程语言中,可以使用数组或记录等数据类型来实现这些数据结构和算法。