# 图论
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加餐部分
加餐部分包括经典图论和算法问题的实现:骑士周游问题的DFS解法,解决了按国际象棋规则使骑士访问棋盘所有格子恰好一次的问题;词梯问题的BFS实现,找到从起始单词到目标单词的最短转换路径;强连通分支的Kosaraju算法,用于查找有向图中的强连通分支;以及图的最短路径(Dijkstra算法)和最小生成树(Prim算法)的实现。这些算法展示了图论在搜索、路径查找和图结构优化中的应用。
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网络与流
网络与流中的Ford-Fulkerson算法,也称最大流最小割算法,是解决图论中最大流问题的经典方法之一。该算法基于不断寻找增广路径,并利用路径上的最小剩余容量来增加总流量,直到无法找到增广路径为止。其核心思想是最大化从源点到汇点的流量,这一问题与最小割定理紧密相关,后者指出最大流量等于图中的最小割容量。
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图的着色
图的着色问题是为图中的每个顶点分配颜色,确保相邻顶点具有不同的颜色,通常以尽可能少的颜色完成。这一问题在调度、频谱分配和地图着色等领域具有广泛应用,解决方法包括贪心算法、回溯算法和约束编程等。
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图的数据结构
本章探讨了图论中的数据结构,包括节点的数据结构和图的数据结构。首先介绍了节点的基本数据结构,如何表示和管理单个节点的信息。接着讨论了图的数据结构,其中包括图的邻接表和邻接矩阵两种常见表示方法。邻接表是一种使用链表或数组来表示图中每个顶点的相邻顶点的方法,适合表示稀疏图。简化起见,说明了如何使用邻接表来表示和操作图数据。此外,还介绍了图的邻接矩阵表示方法,这是一个二维数组,用于表示图中顶点之间的连接关系,适合表示稠密图。
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图的匹配
本章讨论了图论中的几个重要概念及其关系,首先介绍了独立数和支配数的定义及其在图中的应用。其次,探讨了匹配的概念,即图中的一组边,其中任意两条边之间没有共同的顶点。进一步讨论了边覆盖,即图中的一个点集,使得图中的每条边至少有一个端点在这个集合中。柯尼希定理被引入,它指出在二部图中,最大匹配数等于最小点覆盖数,强调了二部图中这两个重要概念的相等关系。
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图的分类
这篇文章讨论了图的分类及其相关概念。首先介绍了无向图,特别是简单图(不存在自环和重边的无向图)及其数学语言。接着,讨论了二部图和有向图,以及图的同构与子图的构造方法。 文章进一步探讨了道路、回路与连通性,包括欧拉图及构造欧拉回路的Fleury算法和哈密顿图,提到了科学家排座问题。最后,介绍了平面图的概念。通过这些内容,全面展示了图论的基础知识和各种类型的图及其特性。