算法课外思考题十一


问题描述

证明:图G中顶点$v_i$到顶点$v_j$之间长度为k的路径数量等于$A^k$的第(i,j)个元素,其中A是图G的邻接矩阵。

证明

证明k=1时成立

取k=1,显然图G中顶点$v_i$到顶点$v_j$之间长度为1的路径数量等于$A$的第(i,j)个元素,A为邻接矩阵

假设k=m的时候成立

假设k=m时成立,即
$$
A^m=(a^{m}{ij}){n*n}(i=1-n,j=1-n)
$$
矩阵中$a^{m}_{ij}$值等于图G中顶点$v_i$到顶点$v_j$之间长度为m的路径数量成立

证明k=m+1时成立

$$
A^{m+1}=(a^{m+1}{ij}){n*n}(i=1-n,j=1-n)
$$

其中$a^{m+1}{ij}=\sum{p=1}^n(a^{m}{ip}*a{pj})$

已知$a^{m}{ip}$数值等于顶点$v_i$到顶点$v_p$之间长度为m的路径数量,$a{pj}$为顶点$v_p$到顶点$v_j$之间长度为1的路径数量,两者乘积为顶点$v_i$经顶点$v_p$到顶点$v_j$长度为m+1的路径数量,求和即为顶点$v_i$到顶点$v_j$之间长度为m+1的所有路径数量,因此k=m+1时结论成立

至此,结论得证


文章作者: J&Ocean
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