图形类型和应用

原文:https://www.geeksforgeeks.org/graph-types-and-applications/

先决条件: 图论基础–第 1 集图论基础–第 2 集

图 G = (V,E)由一组顶点 V = { V1,V2,。。。}和边集 E = { E1,E2,。。。}.不同顶点的无序对的集合,其元素称为图 G 的边,这样每条边都用一对无序的顶点(Vi,Vj)来标识。 如果存在与 Vi 和 Vj 相关联的边 Ek,则顶点(Vi,Vj)被称为是相邻的。在这种情况下,Vi 和 Vj 被称为端点,边缘 Ek 被称为 Vi 和 Vj 的连接/接合。

图形类型:

  • 有限图:如果一个图有有限数量的顶点和有限数量的边,则称它是有限的。 T3】
  • 无限图:如果一个图有无限多的顶点和无限多的边,那么这个图就是无限的。 T3】
  • 平凡图:如果一个有限图只包含一个顶点而没有边,则称该图为平凡图。 T3】
  • 简单图:简单图是在一对顶点之间不包含多于一条边的图。连接不同城市的简单铁轨就是简单图形的一个例子。
  • 多图:任何包含一些平行边但不包含任何自循环的图称为多图。例如《路线图》。 T3】
    • 平行边:如果两个顶点与一条以上的边相连,那么这种边称为平行边,即有许多根但只有一个目的地。
    • 环:将顶点连接到自身的图的边称为环或自环。
  • 空图:n 阶且大小为零的图,它是包含 n 个顶点但不包含任何边的图。 T3】
  • Complete Graph: A simple graph with n vertices is called a complete graph if the degree of each vertex is n-1, that is, one vertex is attach with n-1 edges. A complete graph is also called Full Graph.

  • 伪图:具有自循环和一些多条边的图 G 称为伪图。 T3】

  • 正则图:如果一个图 G 的所有顶点都是等度的,那么简单的图就是正则的。所有完整的图都是规则的,但反之则不可能。 T3】
  • Bipartite Graph: A graph G = (V, E) is said to be bipartite graph if its vertex set V(G) can be partitioned into two non-empty disjoint subsets. V1(G) and V2(G) in such a way that each edge e of E(G) has its one end in V1(G) and other end in V2(G). The partition V1 U V2 = V is called Bipartite of G. Here in the figure: V1(G)={V5, V4, V3} V2(G)={V1, V2}

  • 标记图:如果图的顶点和边用名称、数据或权重标记,则称之为标记图。也叫加权图

  • Digraph Graph: A graph G = (V, E) with a mapping f such that every edge maps onto some ordered pair of vertices (Vi, Vj) is called Digraph. It is also called Directed Graph. Ordered pair (Vi, Vj) means an edge between Vi and Vj with an arrow directed from Vi to Vj. Here in the figure: e1 = (V1, V2) e2 = (V2, V3) e4 = (V2, V4)

  • Subgraph: A graph G = (V1, E1) is called subgraph of a graph G(V, E) if V1(G) is a subset of V(G) and E1(G) is a subset of E(G) such that each edge of G1 has same end vertices as in G.

    子图类型:

    • 顶点不相交子图:任意两个图 G1 = (V1,E1)和 G2 = (V2,E2)如果 V1(G1)交集 V2(G2) =空,则称其为图 G = (V,E)的顶点不相交。在图中,G1 和 G2 之间没有公共顶点。
    • 边不相交子图:如果 E1(G1)交集 E2(G2) = null,则称子图是边不相交的。在图中,G1 和 G2 没有共同的优势。

    注:边不相交子图可能有公共顶点,但顶点不相交图不能有公共边,所以顶点不相交子图永远是边不相交子图。 T3】

  • 连通或不连通图:如果图 G 的任意一对顶点(Vi,Vj)彼此可达,则称图 G 是连通的。或者,如果图 G 中的每一对顶点之间至少存在一条路径,则称该图是连通的,否则该图是不连通的。有 n 个顶点的空图是由 n 个分量组成的不连通图。每个组件由一个顶点组成,没有边。 T3】

  • 循环图:由 n 个顶点和 n 个> = 3 组成的图 G,即 V1、V2、V3-–––––––Vn 和边(V1、V2)、(V2、V3)、(V3、V4)-–––––––––––---(Vn、V1)称为循环图。 T3】

    图形的应用:

    • 计算机科学:在计算机科学中,图形用于表示通信网络、数据组织、计算设备等。
    • 物理和化学:图论也用于研究化学和物理中的分子。
    • 社会科学:图论在社会学中也有广泛的应用。
    • 数学:在这种情况下,图在几何和拓扑的某些部分(如纽结理论)中很有用。
    • 生物学:图论在生物学和保护工作中很有用。