圖論〔Graph Theory〕是數學的一個分支。它以圖為研究對象。圖論中的圖是由若
干給定的點及連接兩點的線所構成的圖形,這種圖形通常用來描述某些事物之間的
某種特定關系,用點代表事物,用連接兩點的線表示相應兩個事物間具有這種關系
。
圖論本身是應用數學的一部份,因此,歷史上圖論曾經被好多位數學家各自獨立地
建立過。關於圖論的文字記載最早出現在歐拉1736年的論著中,他所考慮的原始問
題有很強的實際背景。
圖論起源於著名的柯尼斯堡七橋問題。在柯尼斯堡的普萊格爾河上有七座橋將河中
的島及島與河岸聯結起來,如下圖所示,A、B、C,D表示陸地。
問題是要從這四塊陸地中任何一塊開始,通過每一座橋正好一次,再回到起點。然
而無數次的嘗試都沒有成功。歐拉在1736年解決了這個問題,他用抽象分析法將這
個問題化為第一個圖論問題:即把每一塊陸地用一個點來代替,將每一座橋用聯接
相應的兩個點的一條線來代替,從而相當於得到一個「圖」(如下圖)。歐拉證明
了這個問題沒有解,並且推廣了這個問題,給出了對於一個給定的圖可以某種方式
走遍的判定法則。這項工作使歐拉成為圖論〔及拓撲學〕的創始人。
1859年,英國數學家哈密頓發明了一種游戲:用一個規則的實心十二面體,它的
20個頂點標出世界著名的20個城市,要求游戲者找一條沿著各邊通過每個頂點剛好
一次的閉回路,即「繞行世界」。用圖論的語言來說,游戲的目的是在十二面體的
圖中找出一個生成圈。這個問題後來就叫做哈密頓問題。由於運籌學、計算機科學
和編碼理論中的很多問題都可以化為哈密頓問題,從而引起廣泛的注意和研究。
在圖論的歷史中,還有一個最著名的問題——四色猜想。這個猜想說,在一個平面
或球面上的任何地圖能夠只用四種顏色來著色,使得沒有兩個相鄰的國家有相同的
顏色。每個國家必須由一個單連通域構成,而兩個國家相鄰是指它們有一段公共的
邊界,而不僅僅只有一個公共點。四色猜想有一段有趣的歷史。每個地圖可以導出
一個圖,其中國家都是點,當相應的兩個國家相鄰時這兩個點用一條線來連接。所
以四色猜想是圖論中的一個問題。它對圖的著色理論、平面圖理論、代數拓撲圖論
等分支的發展起到推動作用。
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