§2.0 图论绪言
千言万语不及一张图(Thousands of words are inferior to a graph).
—— F·Herbart
山东运筹,两论起家.一为规划论,一为图论.
—— 管梅谷(Kuan Mei Ko)
图论(graph theory)是一个年青而活跃的运筹学分支,是网络(network)技术的理论基础.
图论的起源:哥尼斯堡(Knigsberg)七桥问题
18世纪30年代,流经东普鲁士(Prussia)王国小城哥尼斯堡(现为俄罗斯加里宁格勒,在波罗的海上,被波兰和立陶宛包围,与俄罗斯本土不接壤)的一条河流-普雷格尔河(Pregel)中有两个小岛,小岛与两岸有七座桥相连.当地居民热衷于讨论如下问题:一个散步者能否从某处出发,依次走过每座桥恰好一次,再回到原出发处?如下图示.

1736年,瑞士数学家欧拉(Leonhard Euler,1707-1783)研究了此问题并将其归结为一个“一笔画”问题:将两个小岛和两岸分别用顶点表示,顶点之间有边相连当且仅当岛、岸之间有桥,得到一个图(graph).

于是,哥尼斯堡七桥问题图能“一笔画”吗?图含有一条欧拉环游吗?图是欧拉图吗?为此,欧拉曾撰文《Solutio Problematis ad geometrian Situs Pertinentis》(依据几何位置的解题方法)(Comment,Academiae Sci,I,Pertropolitanae,8,128-140),阐述了判定欧拉图的充分必要条件,并据此判明图是非欧拉图,即这样的散步路线不存在,是为历史上的第一篇图论论文.欧拉因之而成为图论的创始人,被称为“图论之父”(father of graph theory).
欧拉一生曾发表886篇论文,出版近90本著作,其中很多是在双目失明的生命的最后20年完成的.
注:pertinent a.相关的.
图论的主要内容:
0.基本概念握手问题:某次聚会,熟人互相握手,握手次数为奇数的人恰有偶数个.
1.树(tree),森林(forest)
家谱(family tree)
2图的连通性(connectivity)
3.CPP和TSP
迷宫问题
4.染色(coloring)
四色问题
5.平面图(planar graph)
电路板的印刷问题,地图和地球仪的绘制问题
6.匹配(matching)
婚姻问题,排课表问题
7.独立集(independent set)和团(clique)
相识问题:任意6个人中,必有3个人或互相认识,或互相不认识.
8.有向图(digraph)
9.网络(network)
最短路问题(船夫过河问题),最大流问题
10.其它(otherwise)
参考数目:
1 Graph Theory with Applications,J,A,Bondy,U,S,R,Murty,the Macmillan Press,Ltd.,1976.
2《运筹学》.运筹学教材编写组.清华大学出版社.2002.
3《运筹学通论》.魏权龄,胡显佑,严颖.中国人民大学出版社.2001.
4《实用运筹学》.魏国华,傅家良,周仲良.高等教育出版社.1990.