連通度

連通度

連通圖G的連通程度通常叫做連通度(Connectivity)。連通度有兩種,一種是點連通度,另一種是邊連通度。通常一個圖的連通度越好,它所代表的網路越穩定。

基本介紹

  • 中文名:連通度
  • 外文名:connectivity
  • 所屬學科:數學
  • 分類:點連通度、邊連通度
  • 意義:代表網路穩定程度
基本概念,知識儲備,定義,相關定理,定理1,定理2,定理3,

基本概念

知識儲備

如果在圖G中刪去一個結點x後,圖G的連通分支數增加,即
,則稱結點x為G的割點(cut vertex)。如果在圖G中刪去一條邊e後,圖G的連通分支數增加,即
,則稱e為G的割邊(cut edge)或橋。
沒有割點的非平凡連通圖稱為塊( block)。G中不含割點的極大連通子圖稱為圖G的塊。
若H是圖G的塊,則H自身不含割點且滿足:若向H中再添加邊,但不添加結點,那么H就不是G的子圖了;若向H中再增加結點或邊將H擴大為更大的連通圖,那么H就會含有割點。
例如,圖1所示圖G的塊如圖2所示。
圖1圖1
圖2圖2
如果圖G的頂點集的一個真子集T滿足G-T不連通或是平凡圖,則稱T為G的一個點割( vertex cut)。如果圖G的邊集的一個真子集S滿足G-S不連通或是平凡圖,則稱S為G的一個邊割(edge cut)。

定義

設G是連通圖,稱
為G的點連通度( vertex connectivity)或連通度;稱
為G的邊連通度(edge conncctivity)。

相關定理

定理1

對一個圖G,有
。其中
是圖G的最小頂點度。
證明 若G不連通,則
.故上式成立。若G連通,則:
(1)先證
。
設x是G中度數最小的頂點,即
,設所有與x關聯的邊集為S (x),顯然x是圖G-S(x)的一個孤立結點。於是
。
(2)再證
。
當
時,顯然有
。
假設對所有
的圖G,有
。再設
,S是H的一個邊割,且
。若邊
,易知
,故由假設知
,並設T是
的一個點割,且
。而此時
就是H的一個點割,即
由歸納法原理知
。證畢。

定理2

定義如果無向圖G的連通度
,則稱圖G是n連通的或G為n連通圖。若
,則稱圖G是n邊連通的或G為n邊連通圖。
設圖G是n連通的,
,則
。
證明 假設G有一個頂點y且
,即y與n一1條邊關聯。設與y關聯的n一1個頂點構成的集合為S,顯然S是G的一個點割。因而
。這與
矛盾。

定理3

若G是2邊連通圖,則G有強連通的定向圖。
證明 設G是2邊連通圖,則G必含有圈。先取一個圈
,歸納地定義G的連通子圖序列
如下:
;若
不是G的生成子圖,設
是在G中而不在
中的一個頂點,則存在從
到
的邊的不重路
和
,定義
,由於
,這個序列必然終止於G的一個生成子圖
。現依次給每個
定向:首先讓
的定向圖
成為一個有向圈;對
,設已有定向圖
,讓
成為以
為起點的有向路,而
成為以
為終點的有向路得
,易見
是強連通有向圖
。因此最後的
是強連通有向圖。由於
是G的生成子圖,所以G有強連通的定向圖。顯然,一個圖G有強連通的定向圖的必要條件是G為2邊連通的。否則G中有割邊,這與G有強連通的定向圖矛盾。證畢。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們