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图论 平面图与对偶图

第四章 平面图与对偶图
4.1 平面图 4.2 平面图上的欧拉公式
4.3 对偶图
4.1 平面图
平面上的图(plane graph):指的是画在平面上的一个图形,它的 所有的边都不相交(除顶点外)。
平面图(planar graph):如果一个图经过重画之后,可以画成平面 上的一个边不相交的图形,则该图便称为平面图(可嵌入平面 (embeding))。 Jordan curve:自身不相交的):
1)如果两个图能够从一个图G出发,通过在G的边上插入有限多 个2次顶点得到,则称这两个图是同胚。 2)如果两个图是同构的或通过反复插入或消去2次顶点后是同构 的,则称这两个图是同胚。 Th4.2:一个图为平面图当且仅当它不含与k5或k3.3同胚的子图。
Th4.3:一个图为平面图当且仅当它不含可以缩成k5或k3.3的子图。
4) G* 是连通的且为平面嵌入的。
Lemma4.10:设G为n,m和f且为平面上的连通图,其对偶图G*有n*, m*和f* n*= f, m= m*和n =f*。 Th4.11:设G为平面上的连通图,则G**≌G。 Th4.12:设G为平面上的连通图且G* 为G的对偶图,则G的边集构 成G的一个圈对应的G*的边集构成G*的一个割集。 Corollary4.13:设G为平面上的连通图且G* 为G的对偶图,则G的边 集构成G的一个割集对应的G*的边集构成G*的一个圈。
Th:一个图是可嵌入平面它是可嵌入球面。 Th4.4:设G是一个连通的平面上的图,n,m和f分别表示图G的顶 点数,边数和面数,则n-m+f=2。 Cor4.5:设G为具有n个顶点,m条边,f个面和k个分图的平面上的 图,则n-m+f=k+1。
Cor4.6:G<V,E>为简单连通平面图|V|=n(n>2)和|E|=m
Jordan closed curve: Jordan curve 两个端点重合。
Jordan curve theorem:C为在平面上的Jordan closed curve,平面 的其余部分被分成不相交的开集,分别称为C的外部和内部,则 连接内部和外部点的任何连续曲线必与C相交。 Th4.1:k5和k3.3不是平面图。
1)m≤3n-6; 2)如果G中不含三角形,则m ≤2n-4。
Cor4.7: k5和k3.3不是平面图。
Th4.8:每个简单平面图均包含一个次数最多为5的顶点。
下面内容见书: 一个图的厚度: Th4.9
4.3 对偶图
1. 对偶图(dual graph): 任意一个平面上的图G, 如果:1)在G 的每个面Fi中选定一个点vi*作为顶点;
交叉数:为G画在平面上时,它的边出现相交的最少可能的数目。 记为:Cr(G)。
4.2 平面图上的欧拉公式
平面上的一个点x不与G相交的点:x既不是G的顶点也不是G的任 何一条边上的点。
G的包含x的面:为平面上所有可以从x出发通过一条不与G相交 的Jordan曲线而能达到的点的集合。
无穷面
G可嵌入曲面S:如果一个图G能够画在一张曲面S上,使得它的 边除了顶点外再无其它交点。
2)对应于G的每条边e,画一条线e*,它只与e相交,而不与 G的其它边相交,并且连接位于e两边的面Fi中的顶点vi*作为边。
这样构成的图称为图G的对偶图,记为G*。 Note:1)G中的每个悬点都产生G*的一个自环; 2)G中多于一条公共边的面,便产生多重边;
3)H G 但是H* G* 不一定;
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