定 價(jià):28 元
叢書名:普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材
- 作者:王樹禾編著
- 出版時(shí)間:2012/7/1
- ISBN:9787030245953
- 出 版 社:科學(xué)出版社
- 中圖法分類:O157.5
- 頁碼:252
- 紙張:膠版紙
- 版次:2
- 開本:16K
本書系統(tǒng)闡述圖論與算法圖論的基本概念、理論、算法及其應(yīng)用,建立圖的重要矩陣與線性空間,論述了計(jì)算復(fù)雜度理論中的NP完全性理論和著名的一些NPC問題等內(nèi)容。本書適用于高等院校數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息與網(wǎng)絡(luò)等專業(yè)的大學(xué)生與研究生,以及科研工作者與圖論愛好者。
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圖論是離散數(shù)學(xué)的骨干分支,離散數(shù)學(xué)則是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)信息科學(xué)的理論基礎(chǔ)。多年來,為了實(shí)現(xiàn)高速計(jì)算的目的,數(shù)學(xué)促進(jìn)了計(jì)算機(jī)科學(xué)的形成與發(fā)展。例如圖靈機(jī)的數(shù)學(xué)理論為計(jì)算機(jī)的誕生打下了基礎(chǔ);另一方面,隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)在社會(huì)發(fā)展中作用的日益提升,它又反過來促進(jìn)數(shù)學(xué)的發(fā)展。例如1976年,伊利諾大學(xué)的Appel和Haken用計(jì)算機(jī)證明了四色猜想成立。我國著名數(shù)學(xué)家吳文俊、張景中等用計(jì)算機(jī)進(jìn)行了幾何定理的機(jī)器證明,發(fā)展出一套成熟的機(jī)器證明的新理論與新方法。離散數(shù)學(xué),特別是圖論,近年來如異軍突起般蓬勃發(fā)展,實(shí)乃數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)交互作用的范例。圖論與計(jì)算機(jī)科學(xué)結(jié)盟解決了有關(guān)離散事物的結(jié)構(gòu)與關(guān)系當(dāng)中定性與定量的各種優(yōu)化問題。在信息科學(xué)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展的時(shí)代背景之下,接受圖論教育與進(jìn)行圖論研究成了眾多相關(guān)的青年科學(xué)家與工程師的強(qiáng)烈追求。圖論自身的美好形象,諸如它的強(qiáng)有力的邏輯,漂亮的圖形,高明的數(shù)學(xué)技巧等等,也對每個(gè)愛好科學(xué)的年輕人產(chǎn)生了揮之不去的誘惑,在高等學(xué)校的教學(xué)當(dāng)中,圖論課成了廣大大學(xué)生和研究生爭相選修的最受歡迎的熱門課程之一。
學(xué)習(xí)圖論,除了能使我們采用它的成果與方法之外,同樣重要的是它能培養(yǎng)我們思考問題與解決問題的能力。圖論中的問題,看似通俗簡單,卻往往含有非平凡的難度,每個(gè)學(xué)習(xí)研究圖論的人在它面前必須全力以赴、嚴(yán)肅認(rèn)真地思考問題,有時(shí)百思方得其解,有時(shí)則是百思仍不得其解的!
目錄
第一章 圖 1
1.1 從哥尼斯堡七橋問題談起 1
1.2 圖的基本概念 4
1.3 軌道和圈 10
*1.4 Brouwer不動(dòng)點(diǎn)定理 15
1.5 求最短軌長度的算法 17
*1.6 圖上博弈 19
習(xí)題 23
第二章 樹 28
2.1 樹的定義與性質(zhì) 28
2.2 生成樹的個(gè)數(shù) 31
2.3 求生成樹的算法 32
2.4 求最優(yōu)樹的算法 36
2.5 有序二元樹 37
2.6 n頂有序編碼二元樹的數(shù)目 42
*2.7 最佳追捕問題 45
習(xí)題 48
第三章 平面圖 50
3.1 平面圖及其平面嵌入 50
3.2 平面圖Euler公式 52
3.3 極大平面圖 53
3.4 平面圖的充要條件 56
*3.5 平面嵌入的灌木生長算法 59
習(xí)題 65
第四章 匹配理論及其應(yīng)用 67
4.1 匹配與許配 67
4.2 匹配定理 69
4.3 匹配的應(yīng)用 76
4.4 圖的因子分解 80
習(xí)題 82
第五章 著色理論 84
5.1 圖的邊著色 84
5.2 圖的頂著色 91
*5.3 四色猜想為真的機(jī)器證明 95
5.4 顏色多項(xiàng)式 101
5.5 獨(dú)立集 105
5.6 Ramsey數(shù) 111
習(xí)題 119
第六章 Euler圖和Hamilton圖 122
6.1 Euler圖 122
6.2 中國郵遞員問題 126
6.3 Hamilton圖 130
習(xí)題 136
第七章 有向圖 138
7.1 弱連通、單連通與強(qiáng)連通 138
7.2 循環(huán)賽圖、有向軌和王 141
7.3 有向Hamilton圖 144
習(xí)題 149
第八章 最大流的算法 150
8.12 F算法 150
*8.2 Dinic分層算法 153
8.3 有上下界網(wǎng)絡(luò)最大流的算法 157
8.4 有供需要求的網(wǎng)絡(luò)流算法 160
8.5 關(guān)于PERT的兩個(gè)問題 161
習(xí)題 164
第九章 連通度 167
9.1 頂連通度 167
9.2 邊連通度 171
*9.3 一種邊數(shù)最少的k連通圖 174
習(xí)題 175
第十章 圖的線性空間與矩陣 177
10.1 圖的線性空間 177
10.2 圖矩陣 183
10.3 開關(guān)網(wǎng)絡(luò) 194
習(xí)題 201
第十一章 圖論中的NPC問題 204
11.1 問題、實(shí)例和算法的時(shí)間復(fù)雜度 204
11.2 Turing機(jī)和NPC 206
11.3 滿足問題和Cook定理 209
11.4 圖論中的一些NPC問題 212
習(xí)題 221
習(xí)題解答與提示 223
參考文獻(xiàn) 239
當(dāng)時(shí)數(shù)學(xué)界并未對歐拉解決七橋問題的意義有足夠的認(rèn)識,甚至僅僅視其為一個(gè)數(shù)學(xué)游戲而已,圖論誕生后并未及時(shí)獲得足夠的發(fā)展。1936年,匈牙利數(shù)學(xué)家柯尼希(Konig)出版《有限圖與無限圖理論》,這是圖論的第一部專著,它總結(jié)了圖論200年的成果,是圖論發(fā)展的第一座里程碑。此后,圖論進(jìn)入發(fā)展與突破的快車道,又經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展,現(xiàn)已成長為數(shù)學(xué)科學(xué)的一個(gè)獨(dú)立的重要學(xué)科。它的分支很多,例如圖論、算法圖論、極值圖論、網(wǎng)絡(luò)圖論、代數(shù)圖論、隨機(jī)圖論、模糊圖論、超圖論等等。由于現(xiàn)代科技尤其是大型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展,使圖論大有用武之地,無論是數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、天文、地理、生物等基礎(chǔ)科學(xué),還是信息、交通、戰(zhàn)爭、經(jīng)濟(jì)乃至社會(huì)科學(xué)的眾多問題,都可以應(yīng)用圖論方法予以解決。圖論又是計(jì)算機(jī)科學(xué)最重要的基礎(chǔ)之一。
1976年世界上發(fā)生了不少大事,其中有一件是美國數(shù)學(xué)家Appel和Haken在Koch的協(xié)作之下,用計(jì)算機(jī)證明了圖論難題——四色猜想(4CC):
任何地圖,用四種顏色,可以把每國領(lǐng)土染上一種顏色,使鄰國異色。
4CC的提法和內(nèi)容十分簡樸,以至于可以向隨便一個(gè)人(哪怕他不識字)在幾分鐘之內(nèi)講清楚。1852年英國的一個(gè)大學(xué)生格思里(Guthrie)向他的老師德·摩根(DeMorgan)請教這個(gè)問題。德·摩根是當(dāng)時(shí)十分有名的數(shù)學(xué)家,他不能判斷這個(gè)猜想是否成立,于是很快在數(shù)學(xué)界流傳開來。