Loading AI tools
цикл, из последовательных неповторяющихся рёбер в графе Из Википедии, свободной энциклопедии
Эйлеров путь (эйлерова цепь) в графе — это путь, проходящий по всем рёбрам графа и притом только по одному разу. (ср. Гамильтонов путь)
Эйлеров цикл — эйлеров путь, являющийся циклом, то есть замкнутый путь, проходящий через каждое ребро графа ровно по одному разу.
Полуэйлеров граф — граф, в котором существует эйлеров путь.
Эйлеров граф — граф, в котором существует эйлеров цикл.
Согласно теореме, доказанной Эйлером, эйлеров цикл существует тогда и только тогда, когда граф связный или будет являться связным, если удалить из него все изолированные вершины, и в нём отсутствуют вершины нечётной степени.
Эйлеров путь в графе существует тогда и только тогда, когда граф связный и содержит не более двух вершин нечётной степени[1][2]. Ввиду леммы о рукопожатиях, число вершин с нечётной степенью должно быть чётным. А значит эйлеров путь существует только тогда, когда это число равно нулю или двум. Причём, когда оно равно нулю, эйлеров путь вырождается в эйлеров цикл.
Ориентированный граф содержит эйлеров цикл тогда и только тогда, когда он сильно связан или среди его компонент сильной связности только одна содержит ориентированные ребра (а все остальные являются изолированными вершинами) и для каждой вершины графа её входящая степень равна её исходящей степени , то есть в вершину входит столько же ориентированных ребер, сколько из неё и выходит: .
Так как эйлеров цикл является частным случаем эйлерова пути, то очевидно, что ориентированный граф содержит эйлеров путь тогда и только тогда, когда он содержит либо эйлеров цикл, либо эйлеров путь, не являющийся циклом. Ориентированный граф содержит эйлеров путь, не являющийся циклом, тогда и только тогда, когда он слабо связен и существуют две вершины и (начальная и конечная вершины пути соответственно) такие, что их полустепени захода и полустепени исхода связаны равенствами и , а все остальные вершины имеют одинаковые полустепени исхода и захода: [3].
Можно всегда свести задачу поиска эйлерова пути к задаче поиска эйлерова цикла. Действительно, предположим, что эйлерова цикла не существует, а эйлеров путь существует. Тогда в графе будет ровно 2 вершины нечётной степени. Соединим эти вершины ребром, и получим граф, в котором все вершины чётной степени, и эйлеров цикл в нём существует. Найдём в этом графе эйлеров цикл (алгоритмом, описанным ниже), а затем удалим из ответа несуществующее ребро.
Алгоритм был предложен Флёри в 1883 году.
Пусть задан граф . Начинаем с некоторой вершины и каждый раз вычеркиваем пройденное ребро. Не проходим по ребру, если удаление этого ребра приводит к разбиению графа на две связные компоненты (не считая изолированных вершин), т.е. необходимо проверять, является ли ребро мостом или нет.
Этот алгоритм неэффективен: время работы оригинального алгоритма O(|E|2). Если использовать более эффективный алгоритм для поиска мостов[4], то время выполнения можно снизить до , однако это всё равно медленнее, чем другие алгоритмы.
Алгоритм может быть распространен на ориентированные графы.
Будем рассматривать самый общий случай — случай ориентированного мультиграфа, возможно, с петлями. Также мы предполагаем, что эйлеров цикл в графе существует (и состоит хотя бы из одной вершины). Для поиска эйлерова цикла воспользуемся тем, что эйлеров цикл — это объединение всех простых циклов графа. Следовательно, наша задача — эффективно найти все циклы и эффективно объединить их в один.
Реализовать это можно, например, так, рекурсивно:
procedure find_all_cycles (v) var массив cycles 1. пока есть цикл, проходящий через v, находим его добавляем все вершины найденного цикла в массив cycles (сохраняя порядок обхода) удаляем цикл из графа 2. идем по элементам массива cycles каждый элемент cycles[i] добавляем к ответу из каждого элемента рекурсивно вызываем себя: find_all_cycles (cycles[i])
Достаточно вызвать эту процедуру из любой вершины графа, и она найдёт все циклы в графе, удалит их из графа и объединит их в один эйлеров цикл.
Для поиска цикла на шаге 1 используем поиск в глубину.
Сложность полученного алгоритма — O(|E|), то есть линейная относительно количества рёбер в данном графе.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
