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。
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参考可汗学院 Get ready 机制:先修概念 → 当前概念 → 进阶概念,✓ 表示已读。
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,-连通要求删除任意 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。
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 的最少顶点数 = 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
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