图论(三):哈密顿图与哈密顿回路

图论(三):哈密顿图与哈密顿回路2 设 G 是 n n 3 阶无向简单图 若对于 G 中的每一对不相邻的顶点 u v 均有 d u d v n 1 则 G 中存在哈密顿通路 3 在 n n 2 阶有向图 D 中 如果略去所有有向边的方向 所得无向图中含生成子图 Kn 则 D 中存在哈密顿通路 2 若一个无向图 G 满足上述 2 中的条件 一个有向图 D 满足上述 3 的推论的条件 则 G D 都是哈密顿图 由推论知 对于完全图 Kn 当 n 3 时 是哈密顿图 完全二部图 Kr s 当 r s 2 时是哈密顿图 设 G 为一图 无向图或有向图 G 中


一、定义

1.哈密顿通路

         设G=

为一图(无向图或有向图).G中
经过每个顶点一次且仅一次的通路称作哈密顿通路。与欧拉通路类似,一个是通过点,一个是通过边。

2.哈密顿回路

         G中经过每个顶点一次且仅一次的回路称作哈密顿回路。哈密顿回路图,与欧拉回路图正好互相呼应,欧拉回路要求通过每条边一次且仅仅一次,而哈密顿回路图则要求通过每个顶点一次且仅仅一次。哈密顿回路图有一个重要的问题:traveling salesperson problem,TSP,就是所谓的 *货郎担* 的问题–>要求在图中发现经过所有顶点且总距离最短的路线。(这里说的距离是路径上所有边的权的总和。而不是路的长度)

3.哈密顿图

        若G中存在哈密顿回路,则称它是哈密顿图

4.定义关系:

       (1)存在哈密顿通路(回路)的图一定是连通图;

       (2)哈密顿通路是初级通路,哈密顿回路是初级回路;

       (3)若G中存在哈密顿回路,则它一定存在哈密顿通路,反之不真

       (4)只有哈密顿通路,无哈密顿回路的图不交哈密顿图;

二、判定定理

注意:目前没有找到哈密顿图的简单的充要条件

(1)设无向图G=

为哈密顿图,V1是V的任意真子集,则 p(G-V1)<=|V1|

其中,p(G-V1)为G中删除V1后的所得图的联通分支数目,|V1|为V1集合中包含的顶点个数。【哈密顿图存在的必要条件】推论有割点的图一定不是哈密顿图。设v是图中的割点,则p(G-v)>=2,由上述定理知G不是哈密顿图

(2)设G是n(n>=3)阶无向简单图,若对于G中的每一对不相邻的顶点u,v,均有d(u)+d(v)>=n-1则G中存在哈密顿通路。又若d(u)+d(v)>=n则G中存在哈密顿回路,即G为哈密顿图。【哈密顿图存在的充分条件,不是必要条件】其中d(u),d(v)分别代表顶点u,v的度数。

推论:设G是n(n>=3)阶无向简单图,若G的最小度>=n/2,则G是哈密顿图。

由推论知,对于完全图Kn,当n>=3时,是哈密顿图,完全二部图Kr,s当r==s>=2时是哈密顿图。

(3)在n(n>=2)阶有向图D=

中,如果略去所有有向边的方向,所得无向图中含生成子图Kn,则D中存在哈密顿通路。

 推论:n(n>=3)阶有向完全图是哈密顿图。

常用方法判断是哈密顿图:

       (1)若能通过观察找出图G中的一条哈密顿回路,则G当然是哈密顿图。

       (2)若一个无向图G满足上述(2)中的条件,一个有向图D满足上述(3)的推论的条件,则G、D都是哈密顿图。

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