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。
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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。
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( 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
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