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⌕2026/8/31
概念

路径与回路

欧拉回路要求经过每条边一次(欧拉定理给出充要条件),哈密顿圈要求经过每个顶点一次(NPC 问题),旅行商问题是其带权版本。

所属主题:图论 ↗
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路径与回路图论

01定义

欧拉回路要求不重复地走完每条边(欧拉定理:恰当所有顶点度数为偶),哈密顿圈要求不重复地访问每个顶点(判定是 NP 完全问题)——一字之差,难度天壤之别。旅行商问题是其带权优化版。
每边恰一次 欧拉回路:全顶点度数为偶 ⇔ 存在 哈密顿圈则无此简洁判据——NP 完全的深渊
四顶点欧拉回路:每条边走过一次且仅一次

02核心要点

01

欧拉定理

连通图存在欧拉回路当且仅当所有顶点度数为偶——柯尼斯堡七桥(4 个奇度顶点)因此无解;Fleury 与 Hierholzer 算法构造回路。

02

哈密顿圈

判定「是否每顶点恰访一次的圈」是 NP 完全问题,无已知简洁判据;狄拉克定理(δ≥n/2\delta\geq n/2 则存在)给出充分条件。

03

旅行商问题

TSP:求访问所有城市并返回的最短回路。精确算法指数级,Christofides 1.5 倍近似与 LKH 启发式支撑着物流实践。

03关键公式

欧拉回路  ⟺  连通∧∀v:deg⁡(v)≡0(mod2)\text{欧拉回路}\iff\text{连通}\wedge\forall v:\deg(v)\equiv 0\pmod 2

04历史沿革

欧拉 1736 年证明七桥问题无解,被公认为图论第一篇论文;哈密顿 1856 年发明「周游世界」棋推广哈密顿圈;TSP 自 1930 年代成为优化标杆。

05应用与延伸

快递路径规划、电路板布线、DNA 测序拼接(de Bruijn 图)、卫星对地观测排程——「遍历」问题的理论原点。

06交互演示

欧拉回路:七桥问题与一笔画无桥时 4 个奇度节点 → 不能一笔画;加桥后奇度变 2

07相关概念