DFS中的等价关系



我在下面的链接中读到了关于强连接组件的文章。

https://www.ics.uci.edu/~eppstein/161/960220.html

这里作者提到

回想一下,关系是对象对集合的另一个词(如果你愿意,你可以把关系想象成有向图,但不是我们用来定义连通性的那个)。等价关系a#b是满足三个简单性质的关系:

  • 反射性质:对于所有的a,一个#a。根据定义,任何顶点都与自身强连接
  • 对称性:如果a#b,那么b#a。对于强连通性,这源于定义的对称性。同样的两条路径(一条从a到b,另一条从b到a)表明a~b,按另一个顺序看(一条由b到a,另一个由a到b)表明b~a
  • 传递性质:如果a#b和b#c,那么a#c。让我们把它扩展为强连通性:如果a~b和b~c,我们有四条路径:a-b、b-a、b-c和c-b。将它们成对地连接在a-b-c和c-b-a中,产生连接a-c和c-a的两条路径,因此a~c,表明强连通性的传递性成立

由于强连通性的三个性质都成立,因此强连通性是一种等价关系。

请注意,我们允许路径a-b和b-a重叠,这对我们的定义至关重要。如果我们做一个小的改变,比如定义两个要连接的顶点,如果它们是有向循环的一部分,我们将无法连接路径并表明传递性成立。

我的问题是关于最后一句话:作者允许路径a-b和b-a重叠是什么意思?

此外,作者的意思是:"如果我们做一个小的改变,比如定义两个要连接的顶点,如果它们是有向循环的一部分,我们就无法连接路径并证明传递性成立"?

感谢您抽出时间

手头有图片更容易理解:

在无向图中,如果两个顶点有一条连接它们的路径,则它们是连接的。我们应该如何定义有向图中的连通?我们说,如果存在两条路径,一条从a到b,另一条从b到a,则顶点a与b强连接。

作者在这里指出,如果存在将顶点a与b连接的有向路径,并且存在将顶点b与a相连的有向通路,则我们在有向图中定义强连通性。

单向图没有箭头(方向),有向图有,请参阅下面的链接以供参考:http://courses.cs.washington.edu/courses/cse326/00wi/handouts/lecture21/sld014.htm

现在让我们参考提供的链接中的图片。在有向图中,由于存在从韩到李和从李到韩的有向路径,所以韩和李的顶点是强连通的。

下面是文章中传递性的定义:

传递性质:如果a#b和b#c,那么a#c。让我们把它扩展为强连通性:如果a~b和b~c,我们有四条路径:a-b、b-a、b-c和c-b。将它们成对地连接在a-b-c和c-b-a中,产生连接a-c和c-a的两条路径,因此a~c,表明强连通性的传递性成立。由于强连通性的三个性质都成立,因此强连通性是的等价关系

这是对称属性的扩展,请再次参考图片链接。现在,若莱娅和卢克之间有一条直接的路径,韩和卢克就会过渡连接。

请注意,我们允许路径a-b和b-a重叠,这对我们的定义至关重要。如果我们做一个小的改变,比如定义两个要连接的顶点,如果它们是有向循环的一部分,我们将无法连接路径并表明传递性成立。

最后,如果在有向图中定义了强连通性,使得顶点a和b是连通的,如果从a到b只有一条有向路径,那么在没有要求的情况下,有一个从b到a的连接形式,那么我们永远无法从c返回到a,这是传递性所必需的。

如果你再看一遍这张照片,想象莱娅和卢克是相连的(相反的方向),一旦你从韩->莱娅->卢克,你就无法回到韩——及物性不成立。

所以,强连通性的定义要求顶点之间在两个方向上都有定向路径,否则传递性是不可能的。

由于强连通性的三个性质都成立,因此强连通性是一种等价关系。

传递性属性必须对有向图中的强连通性有效,否则上面的结论是不可能的。

有向循环通常意味着简单的有向循环(无重复)

考虑图表
G = (V,E)
V = {A,B,C,D}
E = {(A,B),(B,D),(D,C),(C,B),(D,A)}
(把它画出来,应该会有所帮助,注意那些边是元组,因此是定向的)

如果连通性被定义为"属于同一个简单循环",那么我们可以说A和B是通过ABDA连接的。B和C通过BDCB连接。

如果这个连通性是可传递的,那么由于可传递性的定义,我们可以得出结论,A和C必须是连通的。

从我们(修改的,松散的)连通性定义来看,必须存在一个包含a和C的简单循环。

当然,没有,也不可能将A和B、B和C的循环连接起来,因为在连接它们时必须重复边缘BD。

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