数据结构 11 图

1 分析连通图边数和邻接矩阵非零元素

2 n个结点单独强连通图弧的个数

  • 强连通图要求任意两个顶点之间都能互相到达。对于 n 个顶点的强连通图,最少的结构是形成一个有向环
  • 有向环中每个顶点都有一条入弧和一条出弧,因此至少需要 n 条弧。

3 环的结构和生成树

要解决这个问题,我们可以从环的结构和生成树的定义分析:

  • 一个含 n 个顶点的环,要构造生成树(含 n - 1条边且连通无环),只需删除环中的任意一条边即可。
  • 由于环有 n 条边,因此共有 n 种删除方式,即有 n 棵生成树。

4 有向图顶点度

在有向图中,一个顶点的度分为入度和出度,总度为入度与出度之和。对于有 n 个顶点的有向图,每个顶点最多可以与其余n - 1个顶点产生出弧,同时也可以与其余 (n-1) 个顶点产生入弧,因此总度最大可达 2(n - 1)

5 强连通图的结构特性

要解决这个问题,我们可以从强连通图的结构特性分析:

  • 强连通图要求任意两点间可互相到达,最少的结构是形成一个有向环
  • 有向环中每个顶点对应一条弧,因此 n 个顶点的有向强连通图至少需要 n 条弧。

答案:n

6 无向图的边数与顶点数的关系

7 有向图的邻接矩阵不一定对称

8 连通分量的概念适用于无向图

连通分量的概念适用于无向图,指的是无向图中的极大连通子图 ;而有向图 中对应的概念是强连通分量(有向图中的极大强连通子图)。

9 无向图的邻接表

无向图的邻接表是一种用于存储无向图的链式数据结构,其核心思想是为图中的每个顶点建立一个链表,链表中存储与该顶点直接相邻(即有边相连)的所有顶点信息。

具体来说:

这种存储方式能够高效地表示图的结构,便于遍历顶点的邻接节点,且空间复杂度与图的边数相关(对于有 e 条边的无向图,邻接表中共有 2e 个节点)

10 一个有n个结点的图最少有几个连通分量

连通分量是图中的极大连通子图。当图本身是连通图时,连通分量的数量最少,为 1。

11 含有n个结点的完全有向图的边数

一、完全有向图的定义

完全有向图是指:对于具有 n 个顶点的有向图,任意两个不同的顶点之间都存在两条方向相反的弧 (即从顶点 i 到顶点 j 有一条弧,同时从顶点 j 到顶点 i 也有一条弧),且不存在自环(顶点到自身的弧)。

二、完全有向图的边数推导

对于 n 个顶点的完全有向图:

12 有向图的连通性生成树的结构

1. 有向图连通的含义

有向图的 "连通" 通常指弱连通(即忽略弧的方向后, underlying 无向图是连通的)。要让有向图弱连通,需要保证顶点之间通过弧的连接形成一个整体,没有孤立的部分。

2. 有向生成树的结构

为了使边数最少,我们可以构造一个有向生成树

  • 选择一个顶点作为根顶点
  • 对于剩下的n - 1 个顶点,每个顶点都有一条入弧指向它(这些弧来自根或其他已连接的顶点)。
  • 这种结构中,弧的数量恰好是 n - 1 条,且能保证所有顶点互相可达(忽略方向时连通,即弱连通)。
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