更新时间:2024-03-13 16:26
设S是G的边集E的一个子集,若G-S不连通,称S为连通图G的拆集。若拆集S不存在真子集S'使G-S'不连通,就称边集S是图G的一个割集。
上述定义可以这样理解,即割集是连通图G的边的集合,把这些边移去将使G分离为两个部分,但是,如果少移去其中一条边,图仍将是连通的。
如图1中的图G,边集{c,d,f,g}是一个割集,其他割集还有{d,e},{g,h},{b,c,d),{b,c,e}等。边集{a}也是一个割集,而边集{b.c,d,e}和{b,c,d,h)都不是割集(因为它们分别含有割集作为其真子集)。
在上述有关割集的定义中,有两点值得注意。其一,割集是一种极小集合,即如果少移去其中一条边,图仍将是连通的。例如1中。{b,c,d,e}就不构成一个割集,因为如果少移去一条边e,仍将使图分离,但是{b,c,d}是一个割集。其二.对于图2,用虚线所示的边集合{a,b,c,d,e}移去后将使图分离为三个部分,这种边的集合也不是割集。
若一个割集仅含一条边.则称该边为桥或割边。如图1中的边a。一个树的每一条边都是它的割边。
树与割集的概念具有互补的性质。树是连通一个图的全部顶点的极小边集合.割集则是把某些顶点与其他顶点分离的极小边集合,因此它们之间存在着一定的联系是不难理解的。下面的定理将充分说明这一点。
定理: 连通图G的一个割集C至少包含G的任意生成树的一个树枝。
如果把C移去而仍有一棵树T存在,则图是连通的,那么C将不是一个割集。
由于KCI适用于任一个闭合面,所以属于同一割集的所有支路上的电流满足KCL。当割集中的所有支路都连接在同一结点上时,割集上的KCI方程就变成了结点上的KCL方程。如图3中(b)所示的割集。对于一个连通图,可以列出与割集数目相等的KCI方程,但这些方程并非都是线性独立的。对于结点数为n支路数为b的连通图来说,其独立的KCI方程数为n-1个。如果在图中分别选和所有结点相连的支路为割集,则独立割集数就是n-1个。下面介绍如何借助“树”的概念,寻找独立的割集。
观察连通图G中的任意一个树及其余树(由连支构成),不难发现:一个单树支总能与某些连支构成一个割集,称为单树支割集;对于结点数为n,支路数为b的连通图,树支数为n-1个,所以图G的独立割集数也是n-1个。通常将单树支割集称为基本割集。例如在图4中(a)所示的有向图中,选支路3、6、5为树支,则3个独立割集分别为(1,2,3)、(1,4,5)和(1,2,6,4),如图4中(b)、(c)和(d)所示。注意:在图中每一个割集都被赋予了一个方向,用于考察支路与割集的方向关系。
顺便指出,一个连通图G有许多树,因此所选的树不同,其基本割集也不同。巧妙地选树及其基本割集组,可使电路矩阵方程稀疏易解。注意.独立割集不见得是单树支割集,如同独立回路不全是单连支回路一样。