xxx 寻找图中的欧拉路径
字数 1062 2025-10-28 08:36:45

xxx 寻找图中的欧拉路径

题目描述
给定一个无向图或有向图,欧拉路径是指一条遍历图中每条边恰好一次的路径。如果路径的起点和终点相同,则称为欧拉回路。你需要设计算法,判断图中是否存在欧拉路径(或欧拉回路),并找出一条具体路径。

关键概念

  • 欧拉路径:遍历所有边一次,起点和终点可能不同。
  • 欧拉回路:欧拉路径的起点和终点相同。
  • 度(Degree):无向图中顶点的边数;有向图中分为入度(In-degree)和出度(Out-degree)。

解题步骤

1. 判断是否存在欧拉路径
无向图条件

  • 欧拉回路:所有顶点的度均为偶数。
  • 欧拉路径(非回路):恰好有两个顶点的度为奇数(作为起点和终点),其余顶点度均为偶数。

有向图条件

  • 欧拉回路:所有顶点的入度等于出度。
  • 欧拉路径(非回路):恰好一个顶点出度比入度大1(起点),一个顶点入度比出度大1(终点),其余顶点入度等于出度。

2. 选择起点

  • 若存在欧拉回路,可从任意顶点开始。
  • 若为欧拉路径(非回路),从度数为奇数的顶点(无向图)或出度较大的顶点(有向图)开始。

3. 使用Hierholzer算法构造路径
核心思想:通过深度优先搜索(DFS)逐步构造路径,并利用栈回溯处理未遍历的边。
步骤

  1. 从起点出发,进行DFS,每次选择一条未访问的边移动到下一顶点,并标记该边为已访问。
  2. 当顶点无未访问边时,将其加入路径栈(或链表头部)。
  3. 回溯到上一个顶点,继续探索未访问边,直到所有边被遍历。
  4. 最终栈中顺序即为逆序的欧拉路径,反转后得到正确顺序(或直接反向输出)。

4. 算法示例(无向图)
假设图如下(顶点A、B、C、D):
边集:A-B, A-C, B-C, C-D
步骤:

  • 顶点度:A(2偶)、B(2偶)、C(3奇)、D(1奇) → 存在欧拉路径(起点C、终点D)。
  • 从C开始DFS:C→A→B→C(无未访问边,将C加入路径栈:栈=[C])。
  • 回溯到B:B无未访问边,加入栈:[B, C]。
  • 回溯到A:A无未访问边,加入栈:[A, B, C]。
  • 回溯到C:C仍有未访问边C-D,从C→D(D无未访问边,加入栈:[D, A, B, C])。
  • 路径逆序:C→A→B→C→D。

5. 复杂度分析

  • 时间复杂度:O(E),其中E为边数。每条边仅遍历一次。
  • 空间复杂度:O(E)存储路径和栈。

总结
通过度数的奇偶性判断可行性,再通过Hierholzer算法高效构造路径,兼顾了正确性和效率。此算法适用于无向图、有向图及混合图(需调整条件)。

xxx 寻找图中的欧拉路径 题目描述 给定一个无向图或有向图,欧拉路径是指一条遍历图中每条边恰好一次的路径。如果路径的起点和终点相同,则称为欧拉回路。你需要设计算法,判断图中是否存在欧拉路径(或欧拉回路),并找出一条具体路径。 关键概念 欧拉路径 :遍历所有边一次,起点和终点可能不同。 欧拉回路 :欧拉路径的起点和终点相同。 度(Degree) :无向图中顶点的边数;有向图中分为入度(In-degree)和出度(Out-degree)。 解题步骤 1. 判断是否存在欧拉路径 无向图条件 : 欧拉回路 :所有顶点的度均为偶数。 欧拉路径(非回路) :恰好有两个顶点的度为奇数(作为起点和终点),其余顶点度均为偶数。 有向图条件 : 欧拉回路 :所有顶点的入度等于出度。 欧拉路径(非回路) :恰好一个顶点出度比入度大1(起点),一个顶点入度比出度大1(终点),其余顶点入度等于出度。 2. 选择起点 若存在欧拉回路,可从任意顶点开始。 若为欧拉路径(非回路),从度数为奇数的顶点(无向图)或出度较大的顶点(有向图)开始。 3. 使用Hierholzer算法构造路径 核心思想 :通过深度优先搜索(DFS)逐步构造路径,并利用栈回溯处理未遍历的边。 步骤 : 从起点出发,进行DFS,每次选择一条未访问的边移动到下一顶点,并标记该边为已访问。 当顶点无未访问边时,将其加入路径栈(或链表头部)。 回溯到上一个顶点,继续探索未访问边,直到所有边被遍历。 最终栈中顺序即为逆序的欧拉路径,反转后得到正确顺序(或直接反向输出)。 4. 算法示例(无向图) 假设图如下(顶点A、B、C、D): 边集:A-B, A-C, B-C, C-D 步骤: 顶点度:A(2偶)、B(2偶)、C(3奇)、D(1奇) → 存在欧拉路径(起点C、终点D)。 从C开始DFS:C→A→B→C(无未访问边,将C加入路径栈:栈=[ C ])。 回溯到B:B无未访问边,加入栈:[ B, C ]。 回溯到A:A无未访问边,加入栈:[ A, B, C ]。 回溯到C:C仍有未访问边C-D,从C→D(D无未访问边,加入栈:[ D, A, B, C ])。 路径逆序:C→A→B→C→D。 5. 复杂度分析 时间复杂度:O(E),其中E为边数。每条边仅遍历一次。 空间复杂度:O(E)存储路径和栈。 总结 通过度数的奇偶性判断可行性,再通过Hierholzer算法高效构造路径,兼顾了正确性和效率。此算法适用于无向图、有向图及混合图(需调整条件)。