"图论及其应用MATLAB"
图论是数学中的一个重要分支,主要研究图的性质和结构。在本资料中,重点讲述了图的基本概念、性质以及如何在MATLAB环境中应用。图由顶点(Vertex)和边(Edge)构成,可以用来表示各种实体之间的关系。一个图G=(V,E),其中V是顶点集,E是边集。
1. **图和子图**:
- 图G由其顶点集V和边集E定义,如左图所示的例子,V={a, b, c, d, e, f},E={p, q, ae, af, ef, ce, cf}。
- 子图是图中一部分顶点和这些顶点间边的集合,形成一个新的图,满足原图的所有规则。
2. **环与重边**:
- 环(Loop)是一条起点和终点相同的边,例如边l连接同一顶点。
- 重边(Parallel Edge)是连接相同两个顶点的多条边,如图中的边p和q。
3. **简单图与平凡图**:
- 简单图是没有环也没有重边的图。
- 平凡图是指只有一个顶点的图,可能包含多个环。
4. **记号**:
- 图的顶点数用n表示,边数用m表示。
5. **同构图**:
- 同构图意味着两图在结构上完全相同,即它们的顶点和边的关系可以一一对应。
- 判定两个图是否同构是NP-hard问题,意味着在最坏情况下,这个问题可能需要指数级的时间来解决。
6. **完全图**(Complete Graph, Kn):
- 完全图是任意两个顶点间都有边相连的图,共有n(n-1)/2条边。
7. **空图**(Empty Graph):
- 空图没有边,只有顶点。
8. **独立集**(Independent Set):
- 独立集是一组不相邻的顶点。
9. **二部图**(Bipartite Graph):
- 二部图的顶点可以分为两个独立集X和Y,其中任何两个来自不同集合的顶点都互相连接。
10. **完全二部图**(Complete Bipartite Graph, Km,n):
- 完全二部图是二部图的一种,其中X有m个顶点,Y有n个顶点,所有X和Y之间的顶点都相邻。
通过MATLAB,可以方便地绘制和分析这些图,包括计算度数分布、寻找最短路径、判断图的连通性等。学习图论不仅有助于理解复杂系统,还在网络设计、运筹学、计算机科学等领域有广泛应用。
习题部分涉及了如何识别和判断图的同构性,以及对不同图型的理解,例如完全图、二部图等。通过解决这些问题,读者可以加深对图论基本概念的理解,并提升在实际问题中应用图论的能力。