圖的割集和割頂


是否能夠從一個頂點遍歷到圖中的另一個頂點取決於圖的連線方式。連通性是圖論中的一個基本概念。連通性定義了圖是連通的還是不連通的。

連通性

如果每對頂點之間都存在一條路徑,則稱該圖是連通的。從每個頂點到任何其他頂點,都應該存在一些路徑可以遍歷。這稱為圖的連通性。具有多個不連通頂點和邊的圖稱為不連通圖。

割頂

設 'G' 為一個連通圖。如果 'G-V'(從 'G' 中刪除 'V')導致一個不連通圖,則頂點 V ∈ G 稱為 'G' 的割頂。從圖中移除一個割頂會將其分成兩個或多個圖。

注意 - 刪除割頂可能會使圖變得不連通。

一個連通圖 'G' 最多可以有 (n–2) 個割頂。

示例

在下圖中,頂點 'e' 和 'c' 是割頂。

Cut Vertex

透過移除 'e' 或 'c',該圖將變成一個不連通圖。

Cut Vertices with eCut Vertices without e

如果沒有 'g',則頂點 'c' 和頂點 'h' 以及許多其他頂點之間沒有路徑。因此,它是一個不連通圖,其割頂為 'e'。類似地,'c' 也是上圖的割頂。

割邊(橋)

設 'G' 為一個連通圖。如果 'G-e' 導致一個不連通圖,則邊 'e' ∈ G 稱為割邊。

如果從圖中移除一條邊會導致兩個或多個圖,則該邊稱為割邊。

示例

在下圖中,割邊為 [(c, e)]

Cut Edge

從圖中移除邊 (c, e) 後,它將變成一個不連通圖。

Cut with EdgeCut without Edge

在上圖中,移除邊 (c, e) 將圖分成兩部分,這實際上是一個不連通圖。因此,邊 (c, e) 是該圖的割邊。

注意 - 設 'G' 為一個具有 'n' 個頂點的連通圖,則

  • 邊 e ∈ G 是割邊當且僅當邊 'e' 不屬於 G 中的任何環。

  • 可能的割邊最大數量為 'n-1'。

  • 只要存在割邊,也一定存在割頂,因為割邊的至少一個頂點是割頂。

  • 如果存在割頂,則割邊可能存在也可能不存在。

圖的割集

設 'G'= (V, E) 為一個連通圖。如果從 G 中刪除 E' 中的所有邊使 G 不連通,則 E 的子集 E' 稱為 G 的割集。

如果從圖中刪除一定數量的邊使其不連通,則這些被刪除的邊稱為該圖的割集。

示例

看一下下圖。它的割集是 E1 = {e1, e3, e5, e8}。

Cut Set of a Graph

從圖中移除割集 E1 後,它將顯示如下 -

Cut Set of a Graph 1

同樣,還有其他可以使圖不連通的割集 -

  • E3 = {e9} - 圖中最小的割集。
  • E4 = {e3, e4, e5}

更新於: 2023年10月22日

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