图论及其应用(基础知识)(1)(数学建模基础速成)

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了图论及其应用(基础知识)(1)(数学建模基础速成)。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

咱们开始先看一个著名的格斯堡七桥问题:

能否从任一陆地出发通过每座桥恰好一次而回到出发点?

图论及其应用(基础知识)(1)(数学建模基础速成)

你要是自己做过,就会显而易见的发现这道题是没有答案的(遵守规则以及图形规定的情况下)

欧拉就这个问题说过:如果每块陆地所连接的桥都是偶数座,则从任一陆地出发,必能通过每座桥恰好一次而回到出发地。

经过此次引导我们回到图论的基本概念

首先先看图论的定义:

一个有序二元组 (V, E ) 称为一个, 记为G = (V, E )

其中:

VV(G)称为G顶点集, 其元素称为顶点结点, 简称;

EE(G)称为G边集, 其元素称为, 它联结V 中的两个点, 如果这两个点是无序的, 则称该边为无向边, 否则, 称为有向边.

tip:可以用|V|或者|E|表示图G的定点数和边数

且如果V = {v1, v2, … , vn}是有限非空点集, 则称G有限图n阶图.

如果E的每一条边都是无向边, 则称G无向图

如果E的每一条边都是有向边, 则称G有向图;

否则, G混合图.

可以参考一下图形实例

图论及其应用(基础知识)(1)(数学建模基础速成)图论及其应用(基础知识)(1)(数学建模基础速成)

 如图,左图为无向图,右图为有向图


 E = {e1, e2, … , em}(e(k) = v(i)v(j) ).

但在之后学习的过程中,你最后可能会找到一些不一样的图,但最终的话图解是相同的

例如以下的图:

 图论及其应用(基础知识)(1)(数学建模基础速成)

 图论及其应用(基础知识)(1)(数学建模基础速成)

 为了方便处理,我没有在上面进行标号端点,但实际上两个图虽然看上去不一样,但实际图解是相同的

 这就可以衍生到之前说过的

对于一个图G = (V, E ), 人们常用图形来表示它, 称其为图解.

凡是有向边, 在图解上都用箭头标明其方向.

一个图会有许多外形不同的图解,它们之间称做同构,如图G同构图H记作G~=H


那么我们接下来:(都是一些最基本的概念理论,可能有一点枯燥)

称点v(i), v(j)为边v(i)v(j)端点.

在有向图中:

称点v(i), v(j)分别为边v(i)v(j)始点终点.

称边v(i)v(j)v(i)出边, v(j)入边.

v(j)v(j)后继子顶点,称v(i)v(j)前驱父顶点

有边联结的两个点称为相邻顶点,

有一个公共端点的边称为相邻边.

边和它的端点称为互相关联.

有向图中的关联又分出关联入关联

常用d (v)表示图G中与顶点v关联的边的数目,

d (v)称为顶点v度数.

与顶点v关联的边的数目称为出度,记作d +(v),

与顶点v关联的边的数目称为入度,记作d -(v)

N (v)表示图G中所有与顶点v相邻的顶点的集合.

两个端点重合的边称为

无向图中有相同端点的边称为平行边,

有向图中有相同的头与尾的边称为平行边

没有关联边的顶点称为孤立点

恰有一条关联边的顶点称为悬点

与悬点关联的的边称为悬边

tip:在计算与顶点关联的边时,环算作两条边

有向图G略去边的方向,得到一个无向图,此时这份新的图称为图G基础图

n个顶点m条边的图称为(n,m)

n,0)图叫零图。(1,0)图叫平凡图

没有环与平行边的图称为简单图.

任意两顶点都相临的简单图称为完全图.

n个顶点的完全图记为K n

tip:若顶点V(G)能分解成两个不相交的子集V(1)和V(2),即V(2)并V(2)为V,V(1)交V(2)=空

且V(i)自身的顶点不相邻,则称G为偶图(两部图)。

而不在同一顶点子集的任意两个顶点都相邻的简单偶图就被称为完全偶图


那么接下来大家可以靠图论的知识解决狼羊渡河问题(虽说心算也可以):

但这可以说是入门级别的图论应用之一了:

一摆渡人欲将一只狼,一头羊,一篮菜从河西渡过河到河东,由于船小,一次只能带一物过河,并且,狼与羊,羊与菜不能独处,给出渡河方法。

用四维0-1向量表示(人,狼,羊,菜)的在西岸状态,(在西岸则分量取1,否则取0.

=16种状态,

由题设,状态(0,1,1,0,(0,0,1,1),(0,1,1,1)是不允许的,

从而对应状态(1,0,0,1),(1,1,0,0),(1,0,0,0)也是不允许的,

以十个向量作为顶点,将可能互相转移的状态连线,则得10个顶点的偶图。

那么此题就不过多赘述了;


若将图G的每一条边e都对应一个实数F (e), 则称F (e)为该边的, 并称图G赋权图(网络), 记为

G= (V, E , F ).

G = (V, E )是一个图, v0, v1, … , vkV, 1ik, vi-1 viE, 则称v0 v1 vkG的一条通路.称为v0- vk通路.称其长为k,起点与终点重合的通路称为闭通路,不重合的称为开通路

如果通路中没有相同的边, 则称此通路为道路.()

如果通路中没有相同的顶点, 则称此通路为路径, 简称.

始点和终点相同的路称为回路.

有向图中边的方向与通路,道路,路的方向一致。

顶点uv称为连通的,如果存在u-v通路,任二顶点都连通的图称为连通图,否则,称为不连图。

极大连通子图称为连通支

连通而无圈的图称为, 常用T表示树.

树中最长路的长称为树的高

树的度为1的顶点称为树叶。

其余的顶点称为分枝点。树的边称为树枝。

G是有向图,如果G的基础图是树,则称G是有向树,也简称树:

T是有向树,若存在顶点v0可达其余的每一顶点,则称T为外向树, v0为始根。若存在顶点v0,其余的每一顶点都可达v0,则称T为内向树, v0,为终根。外向树与内向树统称为有根树。

G是有向图,如果G的基础图是树,则称G是有向树,也简称树。

T是有向树,若存在顶点v0可达其余的每一顶点,则称T为外向树, v0为始根。若存在顶点v0,其余的每一顶点都可达v0,则称T为内向树, v0为终根。外向树与内向树统称为有根树。


图的矩阵表示 邻接矩阵 )n×n

图论及其应用(基础知识)(1)(数学建模基础速成)

以下为例题:

图论及其应用(基础知识)(1)(数学建模基础速成)答案:图论及其应用(基础知识)(1)(数学建模基础速成)

 权矩阵A = (aij ) n×n

图论及其应用(基础知识)(1)(数学建模基础速成)

例题如下:

图论及其应用(基础知识)(1)(数学建模基础速成)答案:图论及其应用(基础知识)(1)(数学建模基础速成)

  关联矩阵A = (aij )n×m  :

有向图:图论及其应用(基础知识)(1)(数学建模基础速成)

 无向图:图论及其应用(基础知识)(1)(数学建模基础速成)

 今天的笔记就到这里了,下期再见,拜拜

 文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-402428.html

 

 

到了这里,关于图论及其应用(基础知识)(1)(数学建模基础速成)的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • 图论基础知识 并查集/例题

    学习记录自代码随想录 并查集常用来解决连通性问题。 判断两个元素是否在同一个集合里的时候,要想到用并查集。 并查集主要有两个功能: 1.将两个元素添加到一个集合中; 2.判断两个元素在不在同一个集合。 例题:20240410 Huawei机考

    2024年04月25日
    浏览(35)
  • 图论专栏一《图的基础知识》

    图论(Graph Theory)是数学的一个分支 。它以图为研究对象。图论中的图是由若干给定的点及连接两点的线所构成的图形,这种图形通常用来描述某些实体之间的某种特定关系,用点代表实体,用连接两点的线表示两个实体间具有的某种关系。 相比矩阵、张量、序列等结构,

    2024年02月03日
    浏览(40)
  • 【算法基础】数学知识

    866. 试除法判定质数 - AcWing题库 时间复杂度是logN 867. 分解质因数 - AcWing题库  868. 筛质数 - AcWing题库 朴素版,埃氏筛法  线性筛 868. 筛质数 - AcWing题库 线性筛把时间复杂度优化到O(n),就需要保证筛去一个数只用一次,保证最小质因数就可以确保这一点。 如。筛去24,24=2*1

    2024年02月08日
    浏览(49)
  • 【图论基础数据结构及其应用】

    本文主要介绍Java中图论基础数据结构的基本原理、实现方式以及使用场景。图论是研究非线性方程组及其解的数学领域,广泛应用于计算机科学中,如网络拓扑、交通网络、地理信息系统等。 图是由节点(Vertex)和边(Edge)组成的数据结构。节点表示图中的对象或实体,而

    2024年02月12日
    浏览(53)
  • 一、机器学习前的数学基础知识

    你说春天太短 还未来得及看见自己 就要粉碎成灯红酒绿的夏 那就开花呀 开他妈的 1.1 求和 假设现在我们要在纸上写下1加到100的简单求和运算: 1 + 2 +3 + 4 + 5 + ........ + 99 + 100 使用求和符号简化(读作“西格玛”): 对于不明确要加到多少的情况:  对集合使用求和符号:

    2024年02月16日
    浏览(63)
  • 人工智能基础部分24-人工智能的数学基础,汇集了人工智能数学知识最全面的概况

    、 大家好,我是微学AI,今天给大家介绍一下人工智能基础部分24-人工智能的数学基础,汇集了人工智能数学知识最全面的概况,深度学习是一种利用多层神经网络对数据进行特征学习和表示学习的机器学习方法。要全面了解深度学习的数学基础,需要掌握这些数学知识:向

    2024年02月21日
    浏览(75)
  • 【数学基础知识】证明三角形的中线交于一点

    三角形的三条中线交于一点。 用初中基础知识进行证明。 已知: △ A B C triangle ABC △ A B C 中,F为BC的中点,E位AC的中点。AF,BE交于点G,直线CG交AB于D。 求证: A D = B D AD=BD A D = B D 。 证明:连接EF,交CD于H。 ∵ B F = C F , A E = C E , because BF=CF, AE=CE, ∵ B F = C F , A E = C E , ∴

    2024年02月05日
    浏览(31)
  • 【数学基础知识】证明三角形的三条垂线交于一点

    三角形的三条垂线交于一点。 已知: △ A B C triangle ABC △ A B C 中, A D ⊥ B C , B E ⊥ A C , C F ⊥ A B ADperp BC, BE perp AC, CF perp AB A D ⊥ B C , B E ⊥ A C , C F ⊥ A B 。 求证: A D , B E , C F AD, BE, CF A D , B E , C F 交于一点。 证明:过点A,B,C作直线分别平行于BC,AC,AB。三条平行直线

    2024年02月04日
    浏览(130)
  • 算法基础-数学知识-欧拉函数、快速幂、扩展欧几里德、中国剩余定理

    互质就是两个数的最大公因数只有1,体现到代码里面就是 a和b互质,则b mod a = 1 mod a (目前我不是很理解,但是可以这样理解:a和b的最大公因数是1,即1作为除数和b作为除数时,对于被除数a来说余数是一样的,即1/a的余数和b/a是一样的,即 b mod a = 1 mod a ) 欧拉函数的作用是

    2024年02月09日
    浏览(45)
  • 【数学建模】图论模型

    无向图和有向图 简单图和完全图:重边、环、孤立点 赋权图/网络 顶点的度 子图与生成子图 路与回路、迹、path、圈 连通图与非连通图 图的表示 考虑简单图 关联矩阵表示 邻接矩阵表示 对于赋权图而言,邻接矩阵中的数值改为对应边的权值就得到对应的无向/有向赋权图

    2024年01月17日
    浏览(53)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包