
【計】 cross edge
across; chiasma; cross; crossover; intersect; obliquity
【計】 cross; cross connection; intercross; interleaving
【醫】 chiasm; chiasma; chiasmata; decussate; decussatio; decussation
intersection
brim; rim; side
【化】 edge
【醫】 brim; fringe; rim
在漢英詞典與專業術語框架下,“交叉邊”(Crossing Edge)是圖論(Graph Theory)中的核心概念,特指在圖的平面嵌入(Planar Embedding)中,若兩條邊在非頂點處相交,則稱這樣的邊為交叉邊。其核心含義與特性如下:
數學本質
在圖的可平面性研究中,當且僅當一個圖可在平面中繪制且無邊交叉時,該圖稱為平面圖(Planar Graph)。若繪圖無法避免邊之間的交叉,則形成交叉邊,此時圖屬于非平面圖(Non-planar Graph)。
來源:Rosen, K. H. Discrete Mathematics and Its Applications(《離散數學及其應用》)。
漢英對應關系
權威參考:《牛津計算機科學詞典》(Oxford Dictionary of Computer Science)定義“crossing”為“兩條線在非端點處的相交”。
平面圖判定标準
根據庫拉托夫斯基定理(Kuratowski's Theorem),一個圖是非平面圖的充要條件是它包含同胚于 ( K5 )(完全五階圖)或 ( K{3,3} )(完全二分圖)的子圖。此類子圖的嵌入必然産生交叉邊。
公式表達:
$$ G text{ is non-planar} iff G text{ contains a subdivision of } K5 text{ or } K{3,3} $$
來源:Bondy, J. A. & Murty, U. S. R. Graph Theory with Applications(《圖論及其應用》)。
交叉數(Crossing Number)
最小化交叉邊數量是圖布局算法的核心目标。交叉數 ( cr(G) ) 定義為圖 ( G ) 在平面中嵌入時所需的最小交叉次數,直接反映圖的非平面性強度。
來源:West, D. B. Introduction to Graph Theory(《圖論導論》)。
算法與計算複雜性
交叉邊最小化問題在電路闆布線(VLSI設計)、網絡拓撲優化中具有實際意義,但已被證明是NP難問題(NP-hard)。
來源:Garey, M. R. & Johnson, D. S. Computers and Intractability: A Guide to the Theory of NP-Completeness(《計算機與難解性:NP完全性理論導引》)。
數據可視化
在圖繪制(Graph Drawing)領域,減少交叉邊可提升關系網絡的可讀性,如社交網絡圖譜或生物信息學中的蛋白質交互網絡。
來源:Di Battista, G. Graph Drawing: Algorithms for the Visualization of Graphs(《圖繪制:圖的可視化算法》)。
在超圖(Hypergraph)或動态圖(Dynamic Graph)模型中,“交叉邊”可能引申為跨社區連接(Inter-Community Edges),用于描述連接不同子圖結構的邊,此時更側重其拓撲功能而非幾何交叉。
來源:Newman, M. E. J. Networks: An Introduction(《網絡:導論》)。
綜合定義:交叉邊本質描述圖在二維平面嵌入時由非平面性導緻的幾何沖突,其最小化是圖論與算法設計的經典問題,對計算機科學、工程學及數據科學具有基礎理論價值。
交叉邊(Cross Edge)是圖論中深度優先搜索(DFS)算法産生的一類邊,具體含義如下:
假設對有向圖進行DFS得到如下結構:
邊類型 | 特點 |
---|---|
樹邊 | DFS生成樹中的父子關系邊 |
後向邊 | 指向祖先節點的邊 |
前向邊 | 指向後代非子節點的邊 |
交叉邊 | 跨樹或同樹非父子,時間戳不相交 |
交叉邊常見于強連通分量分析、拓撲排序等圖算法中,用于識别圖的層次結構。
如果需要更專業的圖論教材或算法手冊解釋,建議參考《算法導論》或相關學術資源。
【别人正在浏覽】