【离散数学】图论(四)哈密顿回路(Hamiltonian cycle)

正文之前

本次我们要介绍与欧拉图相对应的哈密顿图的有关内容:

  • 哈密顿回路(Hamiltonian cycle)
  • 哈密顿图(Hamiltonian Path)
  • 旅行推销员问题简介(Travelling salesman problem)

正文

哈密顿回路

1. 定义:

在一个回路中,除了经过初始结点两次以外,恰好经过每个结点一次,则称此回路为哈密顿回路,哈密顿回路中每个结点都为偶结点

2. 证明
  • 由于现在还没有判断一个图中是否存在哈密顿回路的定理,所以我们只能根据自己的经验来判断,下文分别以一个简单的图和一个复杂的图来证明
简单的图
  1. 在上图中,共有5个结点,可想而知,如果存在哈密顿回路,就必须有5条边,且每个结点都为偶结点。

  2. 所以我们尝试删去某一些边来达到目的,v1和v3为奇结点,我们从此下手,分别去掉一条与v1和v3相关联的边,那么只剩下4条边,不符合条件,所以此图中不存在哈密顿回路。

复杂的图
  1. 在上图中,假设有一个哈密顿回路,由于v1和v3是度数为2的结点,所以v1和v3所关联的边(v1,v8)、(v1,v2)、(v2,v3)、(v3,v4)一定在回路中。

  2. 结点v2,v7,v5度数不为2,所以我们删去边(v2,v7)和(v2,v5)

  3. 结点v5,v6,v7的度数为2,所以现在形成了一个回路(v1,v2,v3,v4,v5,v6,v7,v8)

  4. 图中还存在结点v9,将v9加入回路中就势必会增加某些点的度数,所以使得某些点的度数大于2

通过上述几点,可得出上图中不存在哈密顿回路

哈密顿图

定义:在图G中,若含有哈密顿回路,则称图G为哈密顿图
  • 上图中,存在哈密顿回路(v1,v2,v5,v3,v4,v1),所以上图可称为哈密顿图

旅行推销员问题简介

问题内容

给定一系列城市和每对城市之间的距离,求解访问每一座城市一次并回到起始城市的最短回路。             ——Wikipedia

这个问题是基于寻找哈密顿回路的基础上,只不过所对应的图是加权无向图,在接下来。

这一篇的内容就到此为止了,接下来会有一篇文章专门介绍旅行推销员问题问题,谢谢大家!

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