图的顶点度与度序列
字数 741 2025-10-26 22:26:00
图的顶点度与度序列
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顶点的度
在图论中,一个顶点的度(degree)是指与该顶点直接相连的边的数量。对于无向图,顶点的度是简单的邻接边计数。例如,若顶点 \(v\) 有 3 条边与之相连,则其度 \(\deg(v) = 3\)。特殊地,若顶点没有边相连(孤立顶点),其度为 0。 -
度的性质与握手引理
无向图中所有顶点的度之和等于边数的两倍,即 \(\sum \deg(v) = 2|E|\)。这一结论称为握手引理,因为每条边为两个顶点各贡献 1 度。推论:无向图中度为奇数的顶点必有偶数个。 -
有向图中的度
在有向图中,顶点的度分为出度(out-degree)和入度(in-degree)。出度是以该顶点为起点的边的数量,入度是以该顶点为终点的边的数量。所有顶点的出度之和等于入度之和,且均等于边数 \(|E|\)。 -
度序列
度序列是一个图的所有顶点的度按非递增顺序排列成的序列。例如,图有顶点度集合 {3, 2, 2, 1},则度序列为 (3, 2, 2, 1)。度序列可用于判断一个图是否存在(图的实现问题)。 -
度序列的可图化判定
埃尔德什-加莱定理(Erdős–Gallai theorem)给出了度序列可图化的充要条件:对每个 \(k\)(\(1 \leq k \leq n\)),满足 \(\sum_{i=1}^k d_i \leq k(k-1) + \sum_{i=k+1}^n \min(d_i, k)\)。此外,Havel–Hakimi 算法通过递归删减度值提供了一种构造性判定方法。 -
度序列的应用
度序列用于分析网络结构,如社交网络中度的分布可揭示网络中心性;在随机图中,度序列的性质可用于研究图的连通性、鲁棒性等。