图的基本概念

定义

二元组的定义

图G是一个有序二元组(V,E)，其中V称为顶集(Vertices Set)，E称为边集(Edges set)，E与V不相交。它们亦可写成V(G)和E(G)。其中，顶集的元素被称为顶点(Vertex)，边集的元素被称为边(edge)。
E的元素都是二元组，用(x,y)表示，其中x,y∈V。

三元组的定义

图G是指一个三元组(V,E,I)，其中V称为顶集，E称为边集，E与V不相交；I称为关联函数，I将E中的每一个元素映射到V*V。如果e被映射到(u,v)，那么称边e连接顶点u,v，而u,v则称作e的端点，u,v此时关于e相邻。同时，若两条边i,j有一个公共顶点u，则称i,j关于u相邻。

分类

有向图、无向图

如果给图的每条边规定一个方向，那么得到的图称为有向图。在有向图中，与一个节点相关联的边有出边和入边之分。相反，边没有方向的图称为无向图。

单图

一个图如果任意两顶点之间只有一条边（在有向图中为两顶点之间每个方向只有一条边）；边集中不含环，则称为单图。

基本术语

阶（Order）：图G中点集V的大小称作图G的阶。

子图（Sub-Graph）：当图G’=(V’,E’)其中V‘包含于V，E’包含于E，则G’称作图G=(V,E)的子图。每个图都是本身的子图。

生成子图（Spanning Sub-Graph）：指满足条件V(G’) = V(G)的G的子图G’。

导出子图（Induced Subgraph）：以图G的顶点集V的非空子集V1为顶点集，以两端点均在V1中的全体边为边集的G的子图，称为V1导出的导出子图；以图G的边集E的非空子集E1为边集，以E1中边关联的顶点的全体为顶点集的G的子图，称为E1导出的导出子图。

度（Degree）：一个顶点的度是指与该顶点相关联的边的条数，顶点v的度记作d(v)。入度（In-degree）和出度（Out-degree）：对于有向图来说，一个顶点的度可细分为入度和出度。一个顶点的入度是指与其关联的各边之中，以其为终点的边数；出度则是相对的概念，指以该顶点为起点的边数。

自环（Loop）：若一条边的两个顶点为同一顶点，则此边称作自环。

路径（Path）：从u到v的一条路径是指一个序列v0,e1,v1,e2,v2,…ek,vk，其中ei的顶点为vi及vi - 1，k称作路径的长度。如果它的起止顶点相同，该路径是“闭”的，反之，则称为“开”的。一条路径称为一简单路径(simple path)，如果路径中除起始与终止顶点可以重合外，所有顶点两两不等。

行迹（Trace）：如果路径P(u,v)中的边各不相同，则该路径称为u到v的一条行迹。

轨道（Track）：如果路径P(u,v)中的顶点各不相同，则该路径称为u到v的一条轨道。

闭的行迹称作回路（Circuit），闭的轨称作圈（Cycle）。（另一种定义是：walk对应上述的path，path对应上述的track。Trail对应trace。）

桥（Bridge）：若去掉一条边，便会使得整个图不连通，该边称为桥。

图的存储表示

邻接矩阵:

有向图的邻接矩阵
具有n个顶点的有向图可以用一个n′n的方形矩阵表示。假设该矩阵的名称为M，则当是该有向图中的一条弧时，M[i,j]=1；否则M[i,j]=0。第i个顶点的出度为矩阵中第i行中”1”的个数；入度为第i列中”1”的个数，并且有向图弧的条数等于矩阵中”1”的个数。

无向图的邻接矩阵

具有n个顶点的无向图也可以用一个n′n的方形矩阵表示。假设该矩阵的名称为M，则当（vi,vj）是该无向图中的一条边时，M[i,j]=M[j,i]=1；否则，M[i,j]=M[j,j]=0。第i个顶点的度为矩阵中第i 行中”1”的个数或第i列中”1”的个数。图中边的数目等于矩阵中”1”的个数的一半，这是因为每条边在矩阵中描述了两次。

图的基本操作

（1）创建一个图结构 CreateGraph(G)
（2）检索给定顶点 LocateVex(G,elem)
（3）获取图中某个顶点 GetVex(G,v)
（4）为图中顶点赋值 PutVex(G,v,value)
（5）返回第一个邻接点 FirstAdjVex(G,v)
（6）返回下一个邻接点 NextAdjVex(G,v,w)
（7）插入一个顶点 InsertVex(G,v)
（8）删除一个顶点 DeleteVex(G,v)
（9）插入一条边 InsertEdge(G,v,w)
（10）删除一条边 DeleteEdge(G,v,w)
（11）遍历图 Traverse(G,v)