距离 (图论)

在图论中,一张无向图里,两顶点之间的距离是指他们之间最短路径()的长度,两顶点之间的距离也被称为测地距离()。需要注意的是两个顶点之间可能有多条最短路径,如果两个顶点之间不存在路径(即他们属于不同的连通分量),那么按照传统它们距离被定义为无穷大。

在有向图中,如果从顶点 u 到顶点 v 存在有向路径(),那么距离 d(u,v) 被定义为从顶点 u 到顶点 v 之间最短有向路径的长度。不同于无向图,在有向图中 d(u,v) 不一定和 d(v,u) 相等,甚至有可能出现从顶点 u 到顶点 v 存在有向路径,而从顶点 v 到顶点 u 却不存在有向路径的情况。

相关概念
一个顶点 v 的偏心率 \epsilon(v) 被定义为 v 和其它顶点的距离的最大值,也即是这个点和离其最远点的距离

一张图的直径 d 被定义为最大的偏心率:d = \max_{v \in V}\epsilon(v),也即最远的两点间的距离。若要求得一张图的直径,首先要求得任意两点之间的最短路径,在这些所有的最短路径中,取其长度最长者,即是这张图的直径。

一张半径为 r 的图的中心点是所有的偏心率为 r 的顶点。若 v 是一个中心点,那么可用数学符号表示为 \epsilon(v) = r。一张图可以有不止一个中心点。

边缘点和中心点的定义类似。一张直径为 d 的图的边缘点是所有的偏心率为 d 的顶点。若 v 是一个边缘点,那么 \epsilon(v) = d。一张图可以有多个边缘点。

例子
有向图
在图1中,顶点 B 到顶点 C 的距离 d(B,C)=1 ,而顶点 C 到顶点 B 的距离 d(C,B)=3。

直径和半径
在图2中,例如,距离顶点 V_1 的最远点是顶点 V_6 ,那么 \epsilon(V_1) = 3。每一个顶点的偏心率如上表所示,所以图1的半径为2,而直径为3。

加权图
导言中定义的顶点间的距离也可以被扩展至加权图()。如在图3中,顶点3到顶点5的距离为 d(3,5)=7。

参见

  • 连通图
  • 最短路问题
  • 图论术语

注释
参考资料
参考文献
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