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 (英語:shortest path )[ 註 1] 的长度,两顶点 之间的距离 也被称为测地距离 (英語:geodesic distance )[ 1] 。需要注意的是两个顶点 之间可能有多条最短路径[ 2] ,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
{\displaystyle u}
到顶点
v
{\displaystyle v}
存在有向路径 (英語:directed path ),那么距离
d
(
u
,
v
)
{\displaystyle d(u,v)}
被定义为从顶点
u
{\displaystyle u}
到顶点
v
{\displaystyle v}
之间最短有向路径 的长度[ 3] 。不同于无向图,在有向图中
d
(
u
,
v
)
{\displaystyle d(u,v)}
不一定和
d
(
v
,
u
)
{\displaystyle d(v,u)}
相等[ 註 2] ,甚至有可能出现从顶点
u
{\displaystyle u}
到顶点
v
{\displaystyle v}
存在有向路径,而从顶点
v
{\displaystyle v}
到顶点
u
{\displaystyle u}
却不存在有向路径的情况。
相关概念
一个顶点
v
{\displaystyle v}
的偏心率
ϵ
(
v
)
{\displaystyle \epsilon (v)}
被定义为
v
{\displaystyle 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[ 4] 。
一张图的半径
r
{\displaystyle r}
被定义为最小的偏心率:
r
=
min
v
∈
V
ϵ
(
v
)
{\displaystyle r=\min _{v\in V}\epsilon (v)}
[ 4]
一张图的直径
d
{\displaystyle d}
被定义为最大的偏心率:
d
=
max
v
∈
V
ϵ
(
v
)
{\displaystyle 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[ 4] 。
一张半径为
r
{\displaystyle r}
的图的中心点 是所有的偏心率为
r
{\displaystyle r}
的顶点 。若
v
{\displaystyle v}
是一个中心点,那么可用数学符号表示为
ϵ
(
v
)
=
r
{\displaystyle \epsilon (v)=r}
。一张图可以有不止一个中心点[ 4] 。
边缘点 和中心点的定义类似。一张直径为
d
{\displaystyle d}
的图的边缘点 是所有的偏心率为
d
{\displaystyle d}
的顶点。若
v
{\displaystyle v}
是一个边缘点,那么
ϵ
(
v
)
=
d
{\displaystyle \epsilon (v)=d}
。一张图可以有多个边缘点[ 4] 。
例子
图1
图2
图3
有向图
在图1中,顶点
B
{\displaystyle B}
到顶点
C
{\displaystyle C}
的距离
d
(
B
,
C
)
=
1
{\displaystyle d(B,C)=1}
,而顶点
C
{\displaystyle C}
到顶点
B
{\displaystyle B}
的距离
d
(
C
,
B
)
=
3
{\displaystyle d(C,B)=3}
。
直径和半径
顶点
V
1
{\displaystyle V_{1}}
V
2
{\displaystyle V_{2}}
V
3
{\displaystyle V_{3}}
V
4
{\displaystyle V_{4}}
V
5
{\displaystyle V_{5}}
V
6
{\displaystyle V_{6}}
偏心率
3
3
2
2
2
3
在图2中,例如,距离顶点
V
1
{\displaystyle V_{1}}
的最远点是顶点
V
6
{\displaystyle V_{6}}
,那么
ϵ
(
V
1
)
=
3
{\displaystyle \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 [ 註 3] (英語:weighted graph )。如在图3中,顶点3到顶点5的距离为
d
(
3
,
5
)
=
7
{\displaystyle d(3,5)=7}
。
参见
注释
参考资料
^ Bouttier, Jérémie; Di Francesco,P.; Guitter, E. Geodesic distance in planar graphs . Nuclear Physics B. July 2003, 663 (3): 535–567 [2008-04-23 ] . doi:10.1016/S0550-3213(03)00355-9 . (原始内容存档 于2008-10-04). By distance we mean here geodesic distance along the graph, namely the length of any shortest path between say two given faces
^ Weisstein, Eric W. (编). Graph Geodesic . at MathWorld --A Wolfram Web Resource. Wolfram Research, Inc. [2008-04-23 ] . (原始内容存档 于2008-04-23) (英语) . The length of the graph geodesic between these points d(u,v) is called the graph distance between u and v
^ F. Harary. Graph Theory . Addison-Wesley. 1969: 199 .
^ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 Chartrand G., Johns G., Oellermann O.R. On Peripheral Vertices in Graphs. Bodendiek R., Henn R. (编). Topics in Combinatorics and Graph Theory. Physica-Verlag HD. 1990.
参考文献