“图中的顶点—边关联双重计数给出握手式,Euler 道判定用其奇偶推论限制端点。除以顶点数即可把总边数转成平均度,从而服务于稀疏性估计;结合平面图 Euler 公式与面度数双计数,又可推出平面…”
形式陈述 ​
有限无向图存在 Euler 回路,当且仅当所有非零度顶点位于同一连通分量且每个顶点度数为偶数;存在不闭合的 Euler 道,当且仅当非零度部分连通且恰有两个奇度顶点,这两个顶点分别是道路起点与终点。 必要性来自每次进入中间顶点都必须由另一条未重复边离开;充分性可由逐步拼接闭合回路的 Hierholzer 构造证明。
直觉
沿 Euler 迹经过一个中间顶点时,每次进入都必须配对一次离开,所以中间点度数为偶数;只有开放迹的起点和终点各留下一个未配对边端。这个奇偶条件只是局部守恒,连通性负责排除另一个完全没有被走到的含边分量。充分性证明可从不断沿未用边走出的闭回路开始,再把剩余回路拼接进去。
例子与边界
一条非平凡路径恰有两个奇度端点,因此具有 Euler 道。两个互不相交的环虽然所有顶点度数均为偶数,却因非孤立部分不连通而无法一笔画完。
度数序列为
推论与应用
握手引理保证奇度顶点总数为偶数,连通性与度数配对共同构成判定条件。实际构造可用 Hierholzer 算法在线性时间生成Euler 迹;与Hamilton 路不同,这里要求每条边恰用一次而允许重复顶点。邮递员问题则在非 Euler 图上补边,使奇点得以配对。
参考资料
- Eric Lehman, F. Thomson Leighton, Albert R. Meyer, Mathematics for Computer Science (2018/2024), Euler tours.
- Douglas B. West, Introduction to Graph Theory, 2nd ed. (2001), Eulerian graphs.