哥尼斯堡七桥问题,你听说过吗?
18世纪时,欧洲有一个风景秀丽的小城哥尼斯堡(今俄罗斯加里宁格勒),那里的普莱格尔河上有七座桥。将河中的两个岛和河岸连结,城中的居民经常沿河过桥散步,于是他们提出了一个问题:一个人怎样才能一次走遍七座桥,并且每座桥只走过一次,最后回到出发点?大家都试图找出这个问题的答案,但是谁也解决不了。这就是哥尼斯堡七桥问题,一个著名的图论问题。
1727年,在欧拉20岁的时候,被俄国请去在圣彼得堡的科学院做研究。一个德国朋友告诉了他这个曾经令许多人困惑的问题。
欧拉并没有跑到哥尼斯堡去走,而是把这个难题化成了这样的问题:把图中被河隔开的陆地看成4个点,7座桥表示成7条连接这4个点的线,于是“七桥问题”就等价于下图2中所画图形的“一笔画”问题了,这个图如果能够一笔画成的话,对应的“七桥问题”也就解决了。
图1
图2
经过研究,欧拉发现了“一笔画”问题的规律。他认为,能“一笔画”的图形必须是连通图。连通图就是指一个图形各部分总是有边相连的,这道题中的图就是连通图。
但不是所有的连通图都可以一笔画的,能否“一笔画”是由图的奇、偶点的数目来决定的。那么,什么叫奇、偶点呢?其实很简单,与奇数(单数)条边相连的点叫做奇点;而与偶数(双数)条边相连的点就叫做偶点。如下图中的①④为奇点,②③就为偶点。
(1)凡是由偶点组成的连通图,一定可以一笔画成。画时可以把任一偶点为起点,最后一定能以这个点为终点画完此图。例如下图都是偶点,画的线路可以是:①→③→⑤→⑦→②→④→⑥→⑦→①。
(2)凡是只有两个奇点的连通图(其余都为偶点),一定可以一笔画成。画时必须把一个奇点为起点,另一个奇点终点。例如下图的线路是:①→②→③→①→④。
(3)其他情况的图都不能一笔画出。
现在,对照七桥问题的图,我们发现所有定点都是奇点,共有四个,所以这个图肯定是不能一笔画成的。
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