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数学知识体系

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⌕2026/8/31
概念

连通性

割点与桥是网络的脆弱环节,2-连通与强连通(Menger 定理)刻画去除少量元素后网络仍互达的健壮性。

所属主题:图论 ↗
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当前概念

连通性图论

01定义

连通性度量网络的健壮程度:割点与桥是删之即断的薄弱环节,kk-连通要求删除任意 k−1k-1 个顶点后仍连通。门格尔定理断言:最小割的大小恰等于不相交路径的最大条数——断与连的精确对偶。
割点 删去圈出顶点,网络立即断为两片 门格尔定理:最小割 = 最大不相交路径数
割点:单点故障使网络一分为二

02核心要点

01

割与桥

割点(删之增连通分量数)与桥(删之断连的边)是脆弱点;Tarjan 一次 DFS 即可全部找出——关键基础设施审计的标准算法。

02

门格尔定理

分隔 s,ts,t 的最少顶点数 = s,ts,t 间顶点不交路径的最大条数——「最小割 = 最大流」的图论原型,网络可靠性分析的基石。

03

强连通与缩点

有向图的强连通分量(SCC)由 Kosaraju/Tarjan 线性时间求出;缩点成 DAG 后可解 2-SAT、课程依赖排序等问题。

03关键公式

κ(s,t)=max⁡{不相交 s-t 路径数}\kappa(s,t)=\max\{\text{不相交}\ s\text{-}t\ \text{路径数}\}

04历史沿革

门格尔 1927 年证明该定理(惠特尼同年给出不交形式);Tarjan 1972 年的 DFS 算法族(割点、SCC、桥)奠定了线性时间图算法的范式。

05应用与延伸

电网与通信网的脆弱性评估、互联网骨干冗余设计、社交网络关键人物识别、编译器控制流分析(支配树)。

06交互演示

连通性与割点移除割点后图分裂成多个连通分量

07相关概念