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图G的拉普拉斯矩阵由L=D-A定义,其中D是度矩阵(Degree Matrix),A是邻接矩阵(Adjacency Matrix)。这种定义方式有以下原因:

1. 度矩阵D:度矩阵是一个对角矩阵,其对角线上的元素表示每个节点的度数,即与该节点相连的边的数量。度矩阵的定义反映了图中节点的度信息,是图的一个重要特征。

2. 邻接矩阵A:邻接矩阵表示了图中节点之间的连接关系,其中A[i][j]表示节点i和节点j之间是否存在边。邻接矩阵提供了图的拓扑结构信息,描述了节点之间的相互关系。

3. L=D-A:拉普拉斯矩阵的定义采用了度矩阵和邻接矩阵的差值。这种定义方式可以反映出图的局部和全局结构。度矩阵D表示了节点的自身特征,而邻接矩阵A表示了节点之间的关系。通过将这两个矩阵相减,可以得到拉普拉斯矩阵L,它综合了节点的度和连接信息,提供了一种度量节点之间关系的方式。

拉普拉斯矩阵在图论和谱图理论中具有重要的应用。通过对拉普拉斯矩阵进行特征值分解,可以得到图的谱分解,进而进行图的嵌入、聚类和降维等任务。拉普拉斯矩阵的定义方式L=D-A能够捕捉到图的结构和特征,因此被广泛应用于图分析和图表示学习中。

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