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Euler 道判定

Euler trail criterion · Eulerian trail theorem

有限无向图存在遍历每条边恰一次的道路,当且仅当非孤立部分连通且奇度顶点数为零或二。

条目类型
定理

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 (3,3,2,2) 的连通图若存在,恰有两个奇度顶点,Euler 迹必须从其中一个出发、在另一个结束。若在此图旁再放一个独立三角形,所有非零度顶点不再位于同一连通分量,即使总奇点仍为二,也不存在覆盖全部边的一条迹。孤立点不含待走边,因此判定中只要求删去孤立点后的部分连通。

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
关系图谱6 个相邻概念 · 2 类关系

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