拉普拉斯矩阵

作者: 希望每天涨粉

拉普拉斯矩阵(Combinatorial Laplacian)

  拉普拉斯矩阵(Laplacian matrix)也叫做导纳矩阵、基尔霍夫矩阵或离散拉普拉斯算子,主要应用在图论中,作为一个图的矩阵表示。

  给定一个有 $n$ 个顶点的图 $G$,它的拉普拉斯矩阵:

    $L=D-A$

  其中 $D$ 为图的度矩阵,$A$ 为图的邻接矩阵。度矩阵在有向图中,只需要考虑出度或者入度中的一个。

    

  性质**

  1. 拉普拉斯矩阵是半正定矩阵;
  2. 特征值中 0 出现的次数就是图连通区域的个数;
  3. 最小特征值是 0,因为拉普拉斯矩阵每一行的和均为0;
  4. 最小非零特征值是图的代数连通度。

Symmetric normalized Laplacian

  L 左乘 度矩阵 的 $-1/2$ 次,再右乘度矩阵的 $-1/2$ 次,展开得到单位矩阵 $I$ 减去 $A$ 左乘度矩阵的 $-1/2$ 次,再右乘度矩阵的 $-1/2$ 次。

    $L^}:=D^{-1 / 2} L D^{-1 / 2}=I-D^{-1 / 2} A D^{-1 / 2}$

  该矩阵中的元素由下面的式子给出:

      $L{i, j}^{s y m}:=\left\{\begin{array}{ll} 1 \& \text { if } i=j \text { and } \operatorname{deg}\left(v{i}\right) \neq 0 \\ -\frac{1}{\sqrt{\operatorname{deg}\left(v{i}\right) \operatorname{deg}\left(v{j}\right)}} \& \text { if } i \neq j \text { and } v{i} \text { is adjacent to } v{j} \\ 0 \& \text { otherwise. } \end{array}\right.$

Random walk normalized Laplacian

    $L^=D^{-1} L=I-D^{-1} A$

    $L{i j}^{r w}=\left\{\begin{array}{ll} 1 \& \text { if } i=j \text { and } D{i i} \neq 0 \\ -\frac{1}{D{i i}} \& \text { if } i \neq j \text { and } v{i} \text { is adjacent to } v_{j} \\ 0 \& \text { otherwise } \end{array}\right.$

原文创作:希望每天涨粉

原文链接:https://www.cnblogs.com/BlairGrowing/p/15321364.html

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