连通度
数学名词
连通图G的连通程度通常叫做连通度(Connectivity)。连通度有两种,一种是点连通度,另一种是边连通度。通常一个图的连通度越好,它所代表的网络越稳定。
基本概念
知识储备
如果在图G中删去一个结点x后,图G的连通分支数增加,即 ,则称结点x为G的割点(cut vertex)。如果在图G中删去一条边e后,图G的连通分支数增加,即 ,则称e为G的割边(cut edge)或
没有割点的非平凡连通图称为( block)。G中不含割点的极大连通子图称为图G的块。
若H是图G的块,则H自身不含割点且满足:若向H中再添加边,但不添加结点,那么H就不是G的子图了;若向H中再增加结点或边将H扩大为更大的连通图,那么H就会含有割点。
例如,图1所示图G的块如图2所示。
如果图G的顶点集的一个真子集T满足G-T不连通或是平凡图,则称T为G的一个点割( vertex cut)。如果图G的边集的一个真子集S满足G-S不连通或是平凡图,则称S为G的一个边割(edge cut)。
定义
设G是连通图,称 为G的点连通度( vertex connectivity)或连通度;称 为G的边连通度(edge conncctivity)。
相关定理
定理1
对一个图G,有 。其中 是图G的最小顶点度。
证明 若G不连通,则 .故上式成立。若G连通,则:
(1)先证 。
设x是G中度数最小的顶点,即 ,设所有与x关联的边集为S (x),显然x是图G-S(x)的一个孤立结点。于是 。
(2)再证 。
当 时,显然有 。
假设对所有 的图G,有 。再设 ,S是H的一个边割,且 。若边 ,易知 ,故由假设知 ,并设T是 的一个点割,且 。而此时 就是H的一个点割,即
由归纳法原理知 。证毕。
定理2
定义如果无向图G的连通度 ,则称图G是n连通的或G为n连通图。若 ,则称图G是n边连通的或G为n边连通图。
设图G是n连通的, ,则 。
证明 假设G有一个顶点y且 ,即y与n一1条边关联。设与y关联的n一1个顶点构成的集合为S,显然S是G的一个点割。因而 。这与 矛盾。
定理3
若G是2边连通图,则G有强连通的定向图。
证明 设G是2边连通图,则G必含有圈。先取一个圈 ,归纳地定义G的连通子图序列 如下: ;若 不是G的生成子图,设 是在G中而不在 中的一个顶点,则存在从 到 的边的不重路 和 ,定义 ,由于 ,这个序列必然终止于G的一个生成子图 。现依次给每个 定向:首先让 的定向图 成为一个有向圈;对 ,设已有定向图 ,让 成为以 为起点的有向路,而 成为以 为终点的有向路得 ,易见 是强连通有向图 。因此最后的 是强连通有向图。由于 是G的生成子图,所以G有强连通的定向图。显然,一个图G有强连通的定向图的必要条件是G为2边连通的。否则G中有割边,这与G有强连通的定向图矛盾。证毕。
参考资料
最新修订时间:2023-01-06 06:43
目录
概述
基本概念
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