(-w-) 简单初等图论初步入门指导科普用

# 基本概念

# 关于图的定义

  • V 是一个非空集,E 是 V 中元素的无序对构成的多重集,有序对 G=<V,E> 则称之为一个图。其中 V 为顶点集,E 为边集。

若e=uv∈E(G),则称u,v为边e的断点,或顶点u,v与边e彼此关联若e=uv\in E(G),则称u,v为边e的断点,或顶点u,v与边e彼此关联

  • 在一个图中,同一条边关联的两个顶点称为相邻点,同一个顶点关联的若干边称为相邻边。
  • 若 G 中一条边的两端点为同一点,即 e=uu,则称 e 为自环。若 uv 的重复度>1,则称 uv 是多重边。
  • 与一个顶点 u 关联的边的条数称为 u 的度数,记为d(u)或dG(u)d(u)或d_G(u)。度数为 0 的点称为孤立点,度数为 1 的点称为悬挂点。度数为奇数的点称为奇顶点,度数为偶的点称为偶顶点。

特别地,图G中最小度数记为δ(G),最大度数记为Δ(G),也可简写为δ,Δ特别地,图G中最小度数记为\delta(G),最大度数记为\Delta(G),也可简写为\delta,\Delta

  • 设 G 是图,若 V (G),E (G) 均为有限集,则称 G 为有限图。

    握手定理:

    有限图G中满足∑v∈V(G)d(v)=2ϵ,其中v或v(G)表示图G的顶点数,ϵ或ϵ(G)表示图G的边数有限图G中满足\sum_{v\in V(G)}d(v)=2\epsilon,其中v或v(G)表示图G的顶点数,\epsilon或\epsilon(G)表示图G的边数\\

    由上面引理可得出:有限图中奇顶点的个数必为偶数。

    Havel-Hakimi algorithm:

    一个序列可以构成无向图,当且仅当将这个序列降序排列后,将第一个数d1删去,并将d2,...,d2+d1−1减去1后剩下的序列可以构成无向图。一个序列可以构成无向图,当且仅当将这个序列降序排列后,将第一个数d_1删去,并将d_2,...,d_{2+d_1-1}减去1后剩下的序列可以构成无向图。

    (有点废话的感觉)

  • 若图 G 中v=1,ϵ=0v=1,\epsilon=0,则称其为平凡图。

    若图 G 中ϵ=0\epsilon=0,则称其为零图。

    若图 G 中不含多重边和自环,则称其为简单图。

    若图 G 含有多重边,则称其为多重图。

  • 若图 G 是一个简单图,且 G 中任意两顶点均有边相连,则称 G 为完全图。n 个顶点的完全图记为KnK_n。

  • 若图 G 中存在两个子集V1,V2V_1,V_2, 使得V1∪V2=V(G),V1∩V2=∅V_1\cup V_2=V(G),V_1\cap V_2=\varnothing, 且V1V_1 中任意两点不相邻,V2V_2 中任意两点不相邻,则称 G 为二分图。进一步地,若V1V_1 中每一点和V2V_2 中每一点相连,则称 G 为完全二分图。且当∣V1∣=m,∣V2∣=n|V_1|=m,|V_2|=n 时记为K_

  • 若图 G 中每个顶点度数都为 k,则称 G 为 k 次正则图。

  • 设 G,H 为两个图,若V(H)⊆V(G)且E(H)⊆E(G)V(H)\subseteq V(G)且E(H)\subseteq E(G),则称 H 是 G 的子图,记为H⊆GH\subseteq G。若H⊆G且H≠GH\subseteq G 且H\neq G,则称 H 是 G 的真子图,记为H⊂GH\subset G。若H⊆G且V(H)=V(G)H\subseteq G且V(H)=V(G),则称 H 是 G 的生成子图(也称支撑子图)。

  • 设 G 是一个图,E1⊆E(G)E_1\subseteq E(G),则把以E1E_1 为边集,E1E_1 中全体边的端点为顶点集的图称为由E1E_1 导出的 G 的子图(边导出子图),类似的,若V1⊆V(G)V_1\subseteq V(G), 则把以V1V_1 为顶点集,端点均在E1E_1 中全体边为边集的图称为由V1V_1 导出的 G 的子图(点导出子图)。

  • 设 G 为 n 个顶点的简单图,从这 n 个顶点构成的完全图KnK_n 中删去 G 的所有边,但保留顶点集 V (G) 所得到的图称为 G 的补图,记为~G。

  • 设 G,H 是两个图,若存在双射(一一映射):

θ:V(G)→V(H)ψ:E(G)→E(H)\theta:V(G)\rightarrow V(H)\\ \psi:E(G)\rightarrow E(H)\\

​ 使得当且仅当 e=uv 时,ψ(e)=θ(u)θ(v)\psi(e)=\theta(u)\theta(v),则称 G 和 H 时同构的,记为G≅HG\cong H,而有序对<θ,ψ><\theta,\psi> 称为 G 与 H 之间的一个同构映射或简 称为同构。可以证明,图的同构关系为一个等价关系,因此可以把所有图划分为若干等价类。

  • 顶点标以名称的图称为标志图。

# 路与连通

  • 图中的一个非空点、边交替序列W=v0e1v1e2...ekvkW=v_0e_1v_1e_2...e_kv_k 称为一条从v0v_0 到vkv_k 的路径,或称(v0,vk)(v_0,v_k)- 路径,其中vi−1,viv_{i-1},v_i 是eie_i 的端点。称v0v_0 为 W 的起点,vkv_k 为 W 的终点,vi(0<i<k)v_i(0<i<k) 为 W 的内点,k 为 W 的路长。

    • 把 W 逆转得到W−1=vkek...e2v1e1v0W^{-1}=v_ke_k...e_2v_1e_1v_0
    • 而 W 的子序列vieivi+1...ejvjv_ie_iv_{i+1}...e_jv_j 称为 W 的节。
    • 若 W 的终点是 W’的起点,则可以把 W 和 W’首尾相接得到新路径 WW’。
  • 设v0e1v1e2v2...ekvkv_0e_1v_1e_2v_2...e_kv_k 为图 G 中的一条路径:

    • 若k≥1且v0=vkk\geq 1且v_0=v_k,则称该路径为闭路径,否则为开路径。

    • 若v0,v1,...,vkv_0,v_1,...,v_k 互不相同,则称该路径为为路。

    • 若e1,e2,...,eke_1,e_2,...,e_k 互不相同,则称该路径为迹,显然,路一定是迹。

      • 若k≥1且v0=vkk\geq 1 且v_0=v_k 则称该迹为闭迹,否则称为开迹。其中,闭迹也称为回路。
  • 若闭迹v0e1v1e2v2...ekv0v_0e_1v_1e_2v_2...e_kv_0 中v0,v1,...vk−1v_0,v_1,...v_{k-1} 互不相同,则称该迹为圈或 k 圈,且当 k 为偶数时为偶圈,k 为奇数时为奇圈。

    • 等价定义:只有v0=vkv_0=v_k 的路称为圈,即闭路为圈。
    • 定理:若图 G 中每个顶点的度数都大于等于 2,即δ≥2\delta \geq2,则 G 中必有圈。
    • 定理:图G为二分图⇔G中不含奇圈图G为二分图\Leftrightarrow G中不含奇圈
  • 若u,v∈V(G)u,v\in V(G) 且存在从 u 到 v 的路,则称 u 和 v 是相连的或连通的,若 G 中任意两点都连通,则称图 G 是连通的。

    • 显然,连通关系是一个等价关系,根据该关系可以把图 G 的顶点集 V 分成若干等价类V1,V2,...,VnV_1,V_2,...,V_n,而每个由ViV_i 导出的 G 的点导出子图G(Vi)G(V_i) 称为 G 的一个连通分支。
    • 图 G 的连通分支数由ω(G)\omega(G) 表示的。显然,G是连通的⇔ω(G)=1G是连通的\Leftrightarrow \omega(G)=1
    • 定理:n−ω≤ϵ≤12(n−ω)(n−ω+1)n-\omega\leq\epsilon\leq\frac{1}{2}(n-\omega)(n-\omega+1)
      • 由上定理可知:在 n 和ω\omega 固定时,当 G 的某一个连通分支是n−ω+1n-\omega+1 个顶点的完全图,剩下ω−1\omega-1 个分支是孤立点时,G 的边数最大。
      • 由上定理可知:当ω=1\omega=1 时,ϵ≥n−1\epsilon\geq n-1. 即n 个顶点的连通图至少有 n-1 条边,因此把有 n 个顶点,n-1 条边的连通图称为最小连通图。
  • 图 G 中,若 u,v 是连通的,则称最短 (u,v)- 路的长为 u,v 的距离,记为 d (u,v)。

    # 习题部分引理(可自己证明):

    • 若图中只有两个奇顶点,则它们必连通。
    • 简单图中,必存在长为δ\delta 的路。
    • 简单图 G 中,若ϵ>Cv−12\epsilon>C_{v-1}^2, 则 G 连通。
    • 若 G 不连通,则~G 连通。
    • 连通图中,任意两条最长路必有公共顶点。

# 最短路

  • 若对图 G 中每条边 e 都规定一个非负实数w (e),则称 G 为赋权图(或权图),w (e) 称为 e 的权。G 的边与非负实数的这种关系(用 w 表示)称为权函数。特别地,uv 不相邻时,w(uv)=∞w(uv)=\infty。
  • 设 G 是一个赋权图,H 是 G 的子图,H 中各边的权之和称为子图 G 的权,记为 w (H)。权图中路 P 的权称为 P 的长度,两点 u,v 之间最短路的长度称为 u,v 之间的距离,记为 d (u,v)。
  • G 是一个权图,u0∈V(G),S⊆V(G),u0u_0\in V(G),S\subseteq V(G),u_0 到 S 内各点的所有路中长度最小的称为u0u_0 到 S 的最短路,其长度称为u0u_0 到 S 的距离,记为d(u0,S)d(u_0,S)。
  • Dijkstra 算法原理:若S⊂V,u∈SS\subset V,u\in S, 则d(u,\sim S)=min_{u_1\in s,v\in \sim S}\

# 有向图

  • 设 V 是一个非空集合,A 是一个由 V 中元素的有序对构成的多重集,有序对 D=<V,A> 则称为一个有向图,其中,V 为顶点集,其元素称为顶点或点,A 称为弧集,其元素称为弧。

  • 设 D 是一个有向图,若a=<u,v>∈A(D)a=<u,v>\in A(D),则称 a 从 u 连接到 v,且称 u,v 与 a 彼此相关联;称 u 是 a 的尾或起点,称 v 是 a 的头或终点。且统称 u,v 是 a 的端点。(箭头指向的是箭头的头)

  • 子有向图,真子有向图,导出子有向图等定义与无向图类似。

  • 对于每个有向图 D,忽略其弧的方向,这样得到的无向图称为 D 的底图。反之,对于一个无向图,对它每一条边确定一个方向,得到的有向图称为它的一个定向图。

    • 有向图 D 的底图连通时,我们称 D 是连通的,底图中有圈时,我们称 D 中有圈。
  • 我们用dD−(v)和dD+(v)d_D^-(v)和d_D^+(v) 定义 v 的入度和出度,即以 v 为头的弧的数目和以 v 为尾的弧的数目。同样有最大最小入度出度δ+,δ−,Δ+,Δ−,δ=min(δ−,δ+),Δ=max(Δ−,Δ+)\delta^+,\delta^-,\Delta^+,\Delta^-,\delta=min(\delta^-,\delta^+),\Delta=max(\Delta^-,\Delta^+)。显然有∑v∈Vd−(v)=∑v∈Vd+(v)=ϵ\sum_{v\in V}d^-(v)=\sum_{v\in V}d^+(v)=\epsilon

  • 有向图的有向路径是指一个非空有限的点、弧交替序列W=v0a1v1a2...akvkW=v_0a_1v_1a_2...a_kv_k,其中ai的头是ai,尾是ai−1a_i的头是a_i,尾是a_{i-1}。同理若 W 中点互不相同则成为有向路,若 W 中弧互不相同则成为有向迹,有向闭迹(有向回路),有向圈也可以类比无向图定义。

  • 如果 D 中存在有向 (u,v)- 路,则称 v 是从 u 可达的。如果 u,v 是互相可达的,则称 u,v 是双向连通的。若 D 中任意两顶点,至少有一顶点可从另一顶点到达,则称 D 为单向连通图。若 D 中任意两点都是双向连通的,则称 D 是双向连通图或强连通图。

    • 只有双向连通关系是一个等价关系,根据它可以把图 D 分成若干强连通分支。而所有强连通分支不一定覆盖整个图。
  • 若有向图 D 中每两个顶点有且恰有一条弧,则称 D 为竞赛图。显然,D 是竞赛图当且仅当 D 是完全图的定向图。

# 图的矩阵表示

  • 图的关联矩阵:Av×ϵ,aij=1当且仅当点i和边j关联,否则aij=0A_{v\times \epsilon},a_{ij}=1当且仅当点i和边j关联,否则a_{ij}=0. 即关联矩阵每列只有两个 1,每行的 1 的个数为行序号代表顶点的度数。
  • 图的邻接矩阵。简单无向图的邻接矩阵 X 的 n 次方XnX^n 中第 i 行第 j 列的数表示从顶点 i 到顶点 j 的长度为 n 的路径数目。

# Euler 图与 Hamilton 图

# Euler 图

  • 图 G 中包含所有边的迹称为 Euler 迹,闭的 Euler 迹称为 Euler 闭迹(Euler 回路),具有 Euler 回路的图称为 Euler 图。只具有 Euler 开迹的图称为半 Euler 图。Euler 迹实际上就是一条一笔画。

    • 连通图 G 是 Euler 图当且仅当 G 中所有顶点均为偶顶点。
    • 连通图 G 是半 Euler 图当且仅当 G 中恰有两个奇顶点。
  • 有向图 D 中包含左右弧的有向迹称为 Euler 有向迹,具有 Euler 有向闭迹(Euler 有向回路)的有向图称为 Euler 有向图,具有 Euler 有向开迹的有向图称为半 Euler 有向图。显然,Euler 有向图中若无孤立点,则必强连通。

  • 有向图 D 中,v∈V(G)v\in V(G),若d−(v)=d+(v)d^-(v)=d^+(v) 则称 v 是平衡的,若 D 中每个顶点都是平衡的,则称 D 是平衡的。若存在 k,使得 D 中每个顶点的出度和入度都等于 k,则称 D 是一致平衡的。

    • 单连通有向图 D 是 Euler 图当且仅当 D 是平衡的。
    • 单连通有向图 D 是半 Euler 图当且仅当 G 中恰有两个奇顶点 u,v 满足d−(v)=d+(v)+1,d+(u)=d−(u)+1d^-(v)=d^+(v)+1,d^+(u)=d^-(u)+1。

# Hamilton 图

  • 图 G 中包含所有顶点的圈称为 Hamilton 圈,含有 Hamilton 圈的图称为 Hamilton 图。G 中含有所有顶点的路称为 Hamilton 路,含有 Hamilton 路的图称为半 Hamilton 图。

    • 判断一个图是否是 Hamilton 图是 NP 完全问题。
    • 图 G 是 Hamilton 图,则对于顶点集 V 的任意非空真子集 S,均有ω(G−S)≤∣S∣\omega(G-S)\leq |S|。其中 G-S 表示 G 中删除 S 中的所有顶点及其关联边剩下的子图。(必要条件)
    • 简单图 G 中,若v≥3且δ≥v2v\geq 3 且\delta\geq \frac{v}{2},则 G 是 Hamilton 图。(充分条件)
    • 引理:简单图 G 中,u1u_1 和u2u_2 是不相邻的顶点,且满足d(u1)+d(u2)≥vd(u_1)+d(u_2)\geq v,则 G 是 Hamilton 图当且仅当G+u1u2G+u_1u_2 是 Hamilton 图。(充要条件)。
  • 图 G 中,反复连接满足d(u1)+d(u2)≥vd(u_1)+d(u_2)\geq v 的不相邻顶点u1,u2u_1,u_2,直到没有这样的顶点对。得到的图称作 G 的闭包,记为 C (G)。即简单图 G 是 Hamilton 图当且仅当 C (G) 是 Hamilton 图。

    • 推论:若 C (G) 是完全图,则 G 是 Hamilton 图。
  • 有向图 D 中,包含所有顶点的有向圈称为 Hamilton 有向圈,含有 Hamilton 有向圈的有向图称为 Hamilton 有向图,D 中包含所有顶点的路称为 Hamilton 有向路,含有 Hamilton 有向路的有向图称为半 Hamilton 有向图。显然,半 Hamilton 有向图一定是强连通的。

    • 竞赛图必定是半 Hamilton 有向图。
    • 强连通的竞赛图必定是 Hamilton 有向图。

# 作业引理

  • 若 G 是一个具有奇数个顶点的二分图,则 G 中没有 Hamilton 圈。
  • 若无向图 G 存在一个强连通的定向图,则称它为可定向的。
    • 任意一个 Euler 图都是可定向的。
    • 任意一个 Hamilton 图都是可定向的。

# 树

  • 连通无回路的图称为树。树中度为 1 的点称为树叶,度大于 1 的点称为分枝点或内点,每个连通分支均为树的图称为森林。

  • T 是 n 个顶点ϵ\epsilon 条边的非平凡图,以下条件等价:

    • T 是树
    • T 中无回路,且ϵ=n−1\epsilon=n-1
    • T 连通,且ϵ=n−1\epsilon=n-1
    • T 中无回路,且在 T 的任意两个不相邻点之间添加一条边都会得到回路。
    • T 连通,删去任意一边就会不连通。
    • T 的任意两个不同顶点之间恰有一条路。
  • 定理:任意一棵非平凡树中,至少有两片树叶。

    # 作业引理

    • 对于n≥2n\geq 2,设d1,d2,...,dnd_1,d_2,...,d_n 是 n 个正整数,且∑di=2n−2\sum d_i=2n-2,则存在顶点度数为d1,d2,...,dnd_1,d_2,...,d_n 的一棵树。
    • Δ≥k\Delta\geq k 的树至少有 k 个树叶。

# 生成树

  • 若图 G 的生成子图 T 是树,则称 T 是 G 的生成树。

    • G 是连通图当且仅当 G 有生成树。
  • 权图 G 中带权最小的生成树称为最小生成树或最优树。

    • Kruskal 算法((((

# 有向树

  • 底图是树的有向图称为有向树。

  • 若一棵有向树中恰有一个顶点入度为 0,其余所有顶点的入度均为 1,则称该有向树为有根树或树形图,入度为 0 的顶点称为根。

    • 有根树 T 的根到其余每个顶点都有且恰有一条有向路。
  • 设 u 是有根树的分枝点,若从 u 到 s 有一条弧 <u,s> 则称 s 是 u 的儿子,u 为 s 的父亲;同一父亲的儿子称为兄弟;若从 u 到 v 有一条有向路,则称 v 是 u 的子孙,u 是 v 的祖先;从根到某一顶点的路长称为该顶点的路长或层数,从根到树叶的最大层数称为有根树的高。

  • 设 u 是有根树 T 的一个顶点,VuV_u 是 u 及其子孙构成的顶点集,VuV_u 的导出子图称为 T 的以 u 为根的子树。

  • 在有根树中,将每个分枝点发出的弧从左到右依次标以正整数 1,2,3,…,则该有根树称为有序树。

  • 有序树中,如果每个顶点 v 都满足d+(v)≤md^+(v)\leq m,则称该有序树为 m 叉树,如果每个顶点 v 都满足d+(v)=md^+(v)=m 则称该有序树为正则 m 叉树。

    • 定理:正则 m 叉树中,分枝点数 i 与树叶数 l 满足:(m−1)i=l−1(m-1)i=l-1
    • 定理:T 是正则 m 叉树,i 表示分枝点数,I 表示分枝点的路长总和,L 表示树叶的路长总和,则L=(m−1)I+miL=(m-1)I+mi

# 平面图和图的着色

# 平面图

  • 如果一个图可以画在平面上,使得它的边在端点之外不相交,则称这个图为平面图,或说它是可平面嵌入的。平面图 G 的这样一种画法称为 G 的一个平面嵌入或平图。

  • 一条连续的,自身不相交的封闭曲线称为 Jordan 曲线。

    • Jordan 曲线把平面分成了两部分,其中一部分是无界的,这一部分(不含曲线本身)称为 J 的外部,记为 extJ,extJ 的点称为 J 的外点,extJ 与 J 的并称为 extJ 的闭包,记为 ExtJ。另一部分(不含曲线本身)称为 J 的内部,记为 intJ,intJ 的点称为 J 的内点,intJ 与 J 的并称为 intJ 的闭包,记为 IntJ。
    • 引理:任何连接 Jordan 曲线 J 的内点与外点的曲线必与 J 相交。
    • 苏博南猜想:任一个多面体,将其顶点当作顶点,棱当作边的图为平面图。
  • 平图 G 把平面划分成若干个连通区域,每个连通区域的闭包称为 G 的一个面,其中恰有一个无界的面,称为外部面。(注:” 面 “的概念只在平图中讨论)

    • 欧拉公式:连通平图 G 中满足v−ϵ+f=2v-\epsilon+f=2
    • 推论:给定平面连通图 G,则 G 的所有平面嵌入都有相同的面数。
    • 推论:若 G 是平面简单图,v≥3v\geq3,则有ϵ≤3v−6\epsilon\leq 3v-6
      • 由上推论:平面简单图中,必然存在一个度数小于等于 5 的顶点。
    • 推论:若平图 G 的每个面由至少四条边围成,则有ϵ≤2v−4\epsilon\leq 2v-4,其实如果平图 G 每个面至少由 k 条边围成,则v≥(1−2k)ϵ+2v\geq(1-\frac{2}{k})\epsilon+2
  • 图 G 中删除一条边 uv,并且添加一个二度点 w 和两条边 uw 和 wv,则称边 uv 被细分。若图 H 是由图 G 经过一系列边的细分而得到,就称 H 是 G 的剖分图或细分图,G 是 H 的收缩图。若两个图是同一个图的剖分图,则称这两个图同胚。

    • Kuratowski 定理:图 G 是平面图,当且仅当K5和K3,3K_5和K_{3,3} 的任何细分图都不是 G 的子图。即 G 的任意一个子图都不是K5或K3,3K_5或K_{3,3} 的细分图。

    # 作业引理

    • K5或K3,3K_5或K_{3,3} 中任意删除一条边得到的图都是平面图。
    • 平面图 G 满足v−ϵ+f=ω(G)+1v-\epsilon+f=\omega(G)+1

# 对偶图

  • 设 G 是一个平图,先作一新图 G*:

    (1)对应 G 的面F1,F2,...,FfF_1,F_2,...,F_f 作顶点F1∗,F2∗,...,Ff∗F^*_1,F^*_2,...,F^*_f

    (2)当且仅当e∈E(G)e\in E(G) 是 G 的两个面Fi,FjF_i,F_j 的公共边时,在Fi∗和Fj∗F^*_i和F^*_j 之间连一条边 e*

    (3)当且仅当e∈E(G)e\in E(G) 两侧为同一个面时,在该面对应的顶点上作一个子环

    这样做成的图 G * 称为 G 的对偶图。图 G** 中可以有平行边。

    • 对偶图必定是平面图
    • 对偶图的对偶图与原图同构,即G∗∗≅GG^{**}\cong G
    • 同构的图的对偶图不一定同构。即G1≅G2⇏G1∗≅G2∗G_1\cong G_2\nRightarrow G_1^*\cong G_2^*
  • 对偶图 G 和图 G 的关系:v∗=f,ϵ∗=ϵ,f∗=vv^*=f,\epsilon*=\epsilon,f^*=v

    # 作业引理

    • 若一个图和它的对偶图同构,则称它是自对偶的。自对偶的图满足ϵ=2v−2\epsilon=2v-2

# 顶点着色

  • 图 G 中对 G 的每个顶点着色,使得没有两个相邻的顶点着上相同的颜色,这种着色称为图的正常着色。若图 G 的顶点可用 k 种颜色正常着色,则称 G 是 k - 可着色的。使 G 是 k - 可着色的最小的 k 称为 G 的色数,记为χ(G)\chi(G),若χ(G)=k\chi(G)=k,则称 G 是 k 色的。

    • 对于完全图KnK_n,有χ(Kn)=n,χ( Kn)=1\chi(K_n)=n,\chi(~K_n)=1
    • 对于 n 个顶点构成的圈CnC_n,当 n 为偶数时χ(Cn)=2\chi(C_n)=2,当 n 为奇数时,χ(Cn)=3\chi(C_n)=3
    • 对于非平凡树 T,有χ(T)=2\chi(T)=2
    • G 是二分图,则χ(G)=2\chi(G)=2
    • 对于任意简单图 G,有χ(G)≤1+Δ(G)\chi(G)\leq1+\Delta(G)
    • 若简单连通图 G 不是完全图且不是奇圈,则χ(G)≤Δ(G)\chi(G)\leq\Delta(G)
    • 五色定理:任何无自环的平面图 G 是 5 - 可着色的。

    # 作业引理

    • 图 G 是 2 - 可着色的当且仅当 G 种无奇圈。
    • 如果对 G 的每个真子图 H 都有χ(H)<χ(G)\chi(H)<\chi(G),则称 G 是临界的。k 色的临界图称为 k - 临界图。k - 临界图满足δ≥k−1\delta\geq k-1
    • 每个 k 色图至少有 k 个度大于等于 k-1 的顶点。

# 面着色

  • 设 e 是 G 的一条边,若ω(G−e)>ω(G)\omega(G-e)>\omega(G),则称 e 是 G 的割边。

  • 割边的两侧为同一个面。

  • 一个没有割边的连通平图称为地图。地图种的两个面如果有一条公共边,则称这两个面是相邻的。

  • 设 G 是一个地图,对 G 的每个面着色,使得没有两个相邻的面着上相同的颜色,则称这种着色为地图的正常面着色,地图 G 可用 k 种颜色正常面着色,则称 G 是 k - 面可着色的。使得 G 是 k - 面可着色的最小的 k 称为 G 的面色数,记为χ∗(G)\chi^*(G)。若χ∗(G)=k\chi^*(G)=k 则称 G 是 k - 面色的。

    • 显然地图中有χ(G∗)=χ∗(G)\chi(G^*)=\chi^*(G)
    • 五色定理:任何地图 G 是 5 - 面可着色的。

    # 作业引理

    • 地图 G 是 2 - 面可着色的当且仅当它是一个欧拉图。
編集日 閲覧数 回