Изменения

Перейти к: навигация, поиск

Эйлеровость графов

2967 байт добавлено, 19:18, 4 сентября 2022
м
rollbackEdits.php mass rollback
==Эйлеров путьОсновные определения==
{{Определение|definition=
'''Эйлеровым путем''' (англ. ''Eulerian path'') в графе называется [[Основные определения теории графов|путь]], который проходит по каждому ребру, причем ровно один раз.
}}
==Эйлеров обход==
{{Определение|definition=
'''Эйлеров обход''' (англ. ''Eulerian circuit'') {{- --}} обход графа, посещающий эйлеров путь.
}}
==Эйлеров цикл==
{{Определение|definition=
'''Эйлеров цикл''' (англ. ''Eulerian cycle'') {{- --}} замкнутый эйлеров путь.
}}
==Эйлеров граф=={{Определение|id = euler_graph|definition=Граф называется '''эйлеровым'''(англ. ''Eulerian graph''), если он содержит эйлеров цикл. Граф называется '''полуэйлеровым''', если он содержит эйлеров путь, но не содержит эйлеров цикл.
}}
==Критерий эйлеровости==
'''Необходимое условия{{Теорема|id = eulerTheorem|statement=Для того, чтобы граф <tex>G = (V, E) </tex> был эйлеровым необходимо чтобы:'''1. Все вершины имели четную степень.
1. Количество вершин нечетной степени не превосходит двух. 2. Все компоненты связности , кроме, может быть , одной, не содержат содержали ребер. '''Доказательство:'''|proof=1. Допустим в графе количество вершин существует вершина с нечетной степени больше двухстепенью. Рассмотрим эйлеров обход графа. Заметим, что при попадании в вершину и при выходе из нее мы уменьшаем ее степень на два(помечаем уже пройденые ребра), если эта вершина не является стартовой или (она же конечная для цикла). Для стартовой(конечной) вершины мы уменьшаем ее степень на один в начале обхода эйлерова цикла, и на один при завершении. Следовательно вершин с нечетной степенью быть не может быть больше двух. Наше предположение неверно.
2. Если в графе существует более одной компоненты связности с ребрами, то очевидно, что нельзя пройти по их ребрам одним путем.
}}
[[Файл:not_eulerEuler_path_1.png|200px160px|thumb|centerleft| Эйлерова пути нет. <br>Количество вершин нечетной степени больше двух.]][[Файл:not_euler2Euler_path_2.png|200px230px|thumb|centernone| Две компоненты связности, одна имеет ребра.]]
{{Теорема
1. Все вершины имеют четную степень.
2. Все компоненты связности , кроме, может быть , одной, не содержат ребер.
|proof=
 
Необходимость мы доказали ранее. Докажем достаточность, используя индукцию по числу вершин <tex>n</tex>.
 
База индукции: <tex>n = 0</tex> цикл существует.
При <tex>k < n</tex> доказано.
Рассмотрим граф <tex>G = (V, E) </tex> в котором количество вершин с четной степенью больше нуля. Рассмотрим произвольную вершину <tex>u</tex>. Из нее выходит ребро. Пойдем по нему и будем действовать далее также. Таким образом можно дойти до <tex>u</tex> и найти цикл. Выкинем ребра цикла из графа. Первое условие сохранится. Второе может не выполниться, найдём эйлеров цикл в каждой получившейся компоненте связности.
Восстановить Предположим что граф имеющий менее <tex>n</tex> вершин содержит эйлеров цикл исходного . Рассмотрим связный граф <tex>G = (V, E)</tex> с <tex>n > 0</tex> вершинами, степени которых четны. Пусть <tex>v_1</tex> и <tex>v_2</tex> {{---}} вершины графа . Поскольку граф связный, то существует путь из <tex>v_1</tex> в <tex>v_2</tex>. Степень <tex>v_2</tex> {{---}} чётная, значит существует неиспользованное ребро, по которому можно следующим образом: идём по первому циклупродолжить путь из <tex>v_2</tex>. Так как граф конечный, то путь, обнаруженному жадным обходом. Каждый разв конце концов, когда вершина этого цикла лежит также и на другом цикле должен вернуться в одной из компонент связности<tex>v_1</tex>, обходим следовательно мы получим замкнутый путь (цикл). Назовем этот цикл<tex>C_1</tex>. ОчевидноБудем продолжать строить <tex>C_1</tex> через <tex>v_1</tex> таким же образом, до тех пор, полученный путь пока мы в очередной раз не сможем выйти из вершины <tex>v_1</tex>, то есть <tex>C_1</tex> будет являться покрывать все ребра, инцидентные <tex>v_1</tex>. Если <tex>C_1</tex> является эйлеровым циклом и обходит все рёбра графадля <tex>G</tex>, тогда доказательство закончено.Если нет, то пусть <tex>G'</tex> {{---}}подграф графа <tex>G</tex>, полученный удалением всех рёбер, принадлежащих <tex>C_1</tex>. Поскольку <tex>C_1</tex> содержит чётное число рёбер, инцидентных каждой вершине, то каждая вершина подграфа <tex>G'</tex> имеет чётную степень. А так как <tex>C_1</tex> покрывает все ребра, инцидентные <tex>v_1</tex>, то граф <tex>G'</tex> будет состоять из нескольких компонент связности.
Рассмотрим какую-либо компоненту связности <tex>G'</tex>. Поскольку рассматриваемая компонента связности <tex>G'</tex> имеет менее, чем <tex>n</tex> вершин, а у каждой вершины графа <tex>G'Следствие:''</tex> чётная степень, то у каждой компоненты связности <tex>G'</tex> существует эйлеров цикл. Пусть для рассматриваемой компоненты связноти это цикл <tex>C_2</tex>. У <tex>C_1</tex> и <tex>C_2</tex> имеется общая вершина <tex>a</tex>, так как <tex>G</tex> cвязен. Теперь можно обойти эйлеров цикл, начиная его в вершине <tex>a</tex>, обойти <tex>C_1</tex> , вернуться в <tex>a</tex>, затем пройти <tex>C_2</tex> и вернуться в <tex>a</tex>. Если новый эйлеров цикл не является эйлеровым циклом для <tex>G</tex>, продолжаем использовать этот процесс, расширяя наш эйлеров цикл, пока, в конце концов, не получим эйлеров цикл для <tex>G</tex>.
}}
{{Теорема
|about=следствие
|statement=
В графе <tex>G = (V, E) </tex> существует эйлеров путь тогда и только тогда, когда:
 
1. Количество вершин с нечетной степенью меньше или равно двум.
 
2. Все компоненты связности кроме, может быть одной, не содержат ребер.
 '''Доказательство:'''|proof=
Добавим ребро, соединяющее вершины с нечетной степенью. Теперь можно найти эйлеров цикл, после чего удалить добавленное ребро. Очевидно найденный цикл станет путем.
}}
====[[Основные определения теории графов|Ориентированный граф]]====
}}
'''Следствие:'''{{Теорема|about=cледствие|statement=В ориентированном графе <tex>G = (V, E)</tex> существует эйлеров путь если: 1. Входная степень любой вершины равна ее выходной степени, кроме двух вершин графа, для одной из которых <tex>\operatorname{deg}^+ - \operatorname{deg}^- = 1</tex>, а для другой <tex>\operatorname{deg}^+ - \operatorname{deg}^- = -1</tex>.
2. Все компоненты слабой связности кроме, может быть одной, не содержат ребер.
|proof=Соединим ориентированным ребром вершину с большей входящей степенью с вершиной с большей исходящей степенью. Теперь можно найти эйлеров цикл, после чего удалить добавленное ребро. Очевидно найденный цикл станет путем.
}}
'''Доказательство:'''==См. также==
Соединим ориентированным ребром вершину с большей входящей степенью с вершиной с большей исходящей степенью. Теперь можно найти эйлеров цикл, после чего удалить добавленное ребро. Очевидно найденный цикл станет путем.* [[Алгоритм построения Эйлерова цикла]]
==Полезные ссылкиИсточники информации==
* Ф.Харари Теория графов. глава Глава 7. Обходы графов. Эйлеровы графы.* Уилсон Р. Введение в теорию графов. {{---}} М.: Мир, 1977
* [http://e-maxx.ru/algo/euler_path Нахождение эйлерова пути]
* [[Алгоритм построения Эйлерова цикла]]
[[Категория: Алгоритмы и структуры данных]]
[[Категория: Обходы графов]]
[[Категория: Эйлеровы графы]]
1632
правки

Навигация