图的类型


根据顶点数、边数、互连性和整体结构,图有多种类型。本章将仅讨论其中几种重要的图类型。

空图

**没有边的图**称为空图。

示例

Null Graph

在上图中,有三个顶点,分别命名为“a”、“b”和“c”,但它们之间没有边。因此,它是一个空图。

平凡图

**只有一个顶点的图**称为平凡图。

示例

Trivial

在上图中,只有一个顶点“a”,没有其他边。因此,它是一个平凡图。

无向图

无向图包含边,但这些边不是有向边。

示例

Non-Directed

在此图中,“a”、“b”、“c”、“d”、“e”、“f”、“g”是顶点,“ab”、“bc”、“cd”、“da”、“ag”、“gf”、“ef”是图的边。由于它是一个无向图,“ab”和“ba”是相同的。其他边也以相同的方式考虑。

有向图

在有向图中,每条边都有一个方向。

示例

Directed Graph

在上图中,我们有七个顶点“a”、“b”、“c”、“d”、“e”、“f”和“g”,以及八条边“ab”、“cb”、“dc”、“ad”、“ec”、“fe”、“gf”和“ga”。由于它是一个有向图,每条边都带有箭头标记,表示其方向。请注意,在有向图中,“ab”与“ba”不同。

简单图

**没有环**且**没有平行边**的图称为简单图。

  • 具有“n”个顶点的单个图中可能存在的最大边数为nC2,其中nC2 = n(n – 1)/2。

  • 具有“n”个顶点的简单图的个数为2nc2 = 2n(n-1)/2

示例

在下图中,有 3 个顶点和 3 条边,这是排除平行边和环的最大值。这可以通过使用上述公式来证明。

Simple Graph

具有 n=3 个顶点的最大边数 -

nC2 = n(n–1)/2
= 3(3–1)/2
= 6/2
= 3 edges

具有 n = 3 个顶点的简单图的最大数量 -

2nC2 = 2n(n-1)/2
= 23(3-1)/2
= 23
= 8

这 8 个图如下所示 -

Eight Graphs

连通图

如果**每对顶点之间都存在一条路径**,则称图 G 为连通图。图中每个顶点至少应有一条边。这样我们就可以说它连接到边另一侧的某个其他顶点。

示例

在下图中,每个顶点都有自己的边连接到其他边。因此,它是一个连通图。

Connected Graph

非连通图

如果图 G 不包含至少两个连通顶点,则称其为非连通图。

示例 1

下图是非连通图的一个示例,其中有两个连通分量,一个包含“a”、“b”、“c”、“d”顶点,另一个包含“e”、“f”、“g”、“h”顶点。

Disconnected Graph

这两个连通分量是独立的,并且彼此不连接。因此,它被称为非连通图。

示例 2

Disconnected Graph 1

在此示例中,有两个独立的连通分量,a-b-f-e 和 c-d,它们彼此不连接。因此,这是一个非连通图。

正则图

如果**所有顶点的度数都相同**,则称图 G 为正则图。如果图中每个顶点的度数为“k”,则该图称为“k-正则图”。

示例

在下图中,所有顶点都具有相同的度数。因此,这些图称为正则图。

Regular Graph

在这两个图中,所有顶点的度数均为 2。它们称为 2-正则图。

完全图

具有“n”个互连顶点的简单图称为完全图,并用“Kn”表示。在图中,**一个顶点应与所有其他顶点都有边相连**,然后它被称为完全图。

换句话说,如果一个顶点连接到图中的所有其他顶点,则它被称为完全图。

示例

在下图中,图中的每个顶点都与图中除自身以外的所有其他顶点相连。

Complete Graph

在图 I 中,


abc
a未连接已连接已连接
b已连接未连接已连接
c已连接已连接未连接

在图 II 中,


pqrs
p未连接已连接已连接已连接
q已连接未连接已连接已连接
r已连接已连接未连接已连接
s已连接已连接已连接未连接

环图

如果一个简单图具有“n”个顶点(n >= 3)和“n”条边,并且所有边都形成长度为“n”的环,则该图称为环图。

如果**图中每个顶点的度数为二**,则称为环图。

**符号** - Cn

示例

请查看以下图表 -

  • 图 I 有 3 个顶点和 3 条边,形成一个环“ab-bc-ca”。

  • 图 II 有 4 个顶点和 4 条边,形成一个环“pq-qs-sr-rp”。

  • 图 III 有 5 个顶点和 5 条边,形成一个环“ik-km-ml-lj-ji”。

Cycle Graph

因此,所有给定的图都是环图。

轮图

轮图是从环图 Cn-1 通过添加一个新顶点获得的。该新顶点称为**中心**,它连接到 Cn 的所有顶点。

**符号** - Wn

No. of edges in Wn = No. of edges from hub to all other vertices +
No. of edges from all other nodes in cycle graph without a hub.
= (n–1) + (n–1)
= 2(n–1)

示例

请查看以下图表。它们都是轮图。

Wheel Graph

在图 I 中,它是从 C3 通过在中间添加一个名为“d”的顶点获得的。它表示为 W4

Number of edges in W4 = 2(n-1) = 2(3) = 6

在图 II 中,它是从 C4 通过在中间添加一个名为“t”的顶点获得的。它表示为 W5

Number of edges in W5 = 2(n-1) = 2(4) = 8

在图 III 中,它是从 C6 通过在中间添加一个名为“o”的顶点获得的。它表示为 W7

Number of edges in W4 = 2(n-1) = 2(6) = 12

有环图

**至少有一个**环的图称为有环图。

示例

Cyclic Graph

在上图示例中,我们有两个环 a-b-c-d-a 和 c-f-g-e-c。因此,它被称为有环图。

无环图

**没有环**的图称为无环图。

示例

Acyclic Graph

在上图示例中,我们没有任何环。因此,它是一个无环图。

二分图

顶点划分 V = {V1, V2} 的简单图 G = (V, E) 称为二分图,**如果 E 的每条边都连接 V1 中的一个顶点到 V2 中的一个顶点**。

通常,二分图有两组顶点,假设为 V1 和 V2,如果画一条边,它应该连接集合 V1 中的任何顶点到集合 V2 中的任何顶点。

示例

Bipartite Graph

在此图中,您可以观察到两组顶点 - V1 和 V2。这里,名为“ae”和“bd”的两条边连接了两组顶点 V1 和 V2

完全二分图

如果划分 V = {V1, V2} 的二分图“G”,G = (V, E) 使得 V1 中的每个顶点都连接到 V2 的每个顶点,则称其为完全二分图。

通常,完全二分图将集合 V1 中的每个顶点连接到集合 V2 中的每个顶点。

示例

下图是一个完全二分图,因为它具有连接集合 V1 中的每个顶点到集合 V2 中的每个顶点的边。

Complete Bipartite Graph

如果 |V1| = m 且 |V2| = n,则完全二分图表示为 Km, n

  • Km,n 有 (m+n) 个顶点和 (mn) 条边。

  • 如果 m=n,则 Km,n 是一个正则图。

通常,**完全二分图不是完全图**。

如果 m = n = 1,则 Km,n 是一个完全图。

具有**n**个顶点的二分图中的最大边数为

[
n2 / 4
]

如果 n = 10,k5, 5 = ⌊ n2 / 4 ⌋ = ⌊ 102 / 4 ⌋ = 25

类似地,K6,4=24

K7,3=21

K8,2=16

K9,1=9

如果n=9,k5,4 = ⌊ n2 / 4 ⌋ = ⌊ 92 / 4 ⌋ = 20

类似地,K6,3=18

K7,2=14

K8,1=8

如果图'G'没有奇数长度的环路,则'G'是二分图。二分图的一种特殊情况是**星形图**。

星形图

形式为K1, n-1的完全二分图是具有n个顶点的星形图。如果一个顶点属于一个集合,而所有其余顶点属于另一个集合,则星形图是完全二分图。

示例

Star Graph

在上图中,在'n'个顶点中,所有'n-1'个顶点都连接到一个顶点。因此,它采用K1, n-1的形式,这些都是星形图。

更新日期: 2019年8月23日

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