อ่าน 3 นาที
ผลรวมกลุ่ม
Graph minor theory/Graph operations
ในทฤษฎีกราฟซึ่งเป็นสาขาหนึ่งของคณิตศาสตร์ผลรวมคลิก (หรือclique-sum ) คือวิธีการรวมกราฟสองกราฟเข้าด้วยกันโดยการเชื่อมต่อที่คลิกคล้ายกับ การดำเนินการ...
ผลรวมกลุ่ม

ในทฤษฎีกราฟซึ่งเป็นสาขาหนึ่งของคณิตศาสตร์ผลรวมคลิก (หรือclique-sum ) คือวิธีการรวมกราฟสองกราฟเข้าด้วยกันโดยการเชื่อมต่อที่คลิกคล้ายกับ การดำเนินการ ผลรวมที่เชื่อมต่อกันในทางโทโพโลยีถ้ากราฟGและHแต่ละกราฟมีคลิกขนาดเท่ากัน ผลรวมคลิกของGและHจะเกิดจากการรวมกันแบบไม่ทับซ้อนกันโดยการระบุคู่ของจุดยอดในคลิกทั้งสองนี้เพื่อสร้างคลิกที่ใช้ร่วมกันเพียงคลิกเดียว จากนั้นลบขอบทั้งหมดของคลิก (นิยามดั้งเดิม ซึ่งอิงตามแนวคิดของผลรวมเซต ) หรืออาจลบขอบบางส่วนของคลิก (การคลายนิยาม) ผลรวมคลิก kคือผลรวมคลิกในคลิกทั้งสองที่คลิกมีจุดยอดเท่ากัน (หรือบางครั้งอย่างมากที่สุด) k จุด นอกจาก นี้ยังสามารถสร้างผลรวมคลิกและ ผลรวมคลิก kของกราฟมากกว่าสองกราฟได้ โดยการใช้การดำเนินการผลรวมคลิกซ้ำๆ
แหล่งข้อมูลต่างๆ มีความเห็นไม่ตรงกันเกี่ยวกับขอบที่ควรถูกลบออกในการดำเนินการหาผลรวมของคลิก ในบางบริบท เช่น การแยกส่วนของกราฟคอร์ดัลหรือกราฟที่ถูกบีบรัดขอบทั้งหมดไม่ควรถูกลบออก ในบริบทอื่นๆ เช่น การแยกส่วนของกราฟเป็น ต้นไม้ SPQRออกเป็นส่วนประกอบที่เชื่อมต่อกันด้วย 3 จุดยอด ขอบทั้งหมดควรถูกลบออก และในบริบทอื่นๆ เช่นทฤษฎีบทโครงสร้างกราฟสำหรับตระกูลกราฟแบบง่ายที่ปิดด้วยไมเนอร์ เป็นเรื่องปกติที่จะอนุญาตให้ระบุชุดของขอบที่จะถูกลบออกเป็นส่วนหนึ่งของการดำเนินการ
แนวคิดที่เกี่ยวข้อง
ผลรวมของคลิกมีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับtreewidth : ถ้ากราฟสองกราฟมี treewidth ไม่เกินkผลรวมของคลิกkของกราฟทั้งสองก็จะเป็น k เช่นกัน ต้นไม้ ทุกต้น เป็นผลรวมของคลิก 1 ตัวของขอบของมันกราฟอนุกรมขนานทุกกราฟหรือโดยทั่วไปแล้วกราฟทุกกราฟที่มีtreewidthไม่เกินสอง อาจถูกสร้างขึ้นเป็นผลรวมของคลิก 2 ตัวของรูปสามเหลี่ยม ผลลัพธ์ประเภทเดียวกันนี้ขยายไปยังค่าk ที่มากขึ้น : กราฟทุกกราฟที่มีtreewidthไม่เกินkอาจถูกสร้างขึ้นเป็นผลรวมของคลิกของกราฟที่มีจุดยอดไม่เกินk + 1 จุด ซึ่งจำเป็นต้องเป็นผลรวมของคลิกk [ 1 ]
นอกจากนี้ยังมีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดระหว่างผลรวมของคลิกและการเชื่อมต่อของกราฟกล่าวคือ หากกราฟไม่ เชื่อมต่อกันด้วยจุดยอด ( k + 1) จุด (กล่าวคือ มีเซตของ จุดยอด kจุด ซึ่งหากลบออกจะทำให้กราฟขาดการเชื่อมต่อ) กราฟนั้นอาจแสดงได้ในรูป ผลรวมของคลิก kจุดของกราฟขนาดเล็กกว่า ตัวอย่างเช่นต้นไม้ SPQRของกราฟที่เชื่อมต่อกันสองจุด เป็นการแสดงกราฟในรูปผลรวมของคลิก 2 จุดของส่วนประกอบที่เชื่อมต่อกันสามจุด
การประยุกต์ใช้ในทฤษฎีโครงสร้างกราฟ

ผลรวมของคลิกมีความสำคัญในทฤษฎีโครงสร้างกราฟ โดยใช้เพื่อจำแนกลักษณะของกราฟบางตระกูลว่าเป็นกราฟที่เกิดจากผลรวมของคลิกของกราฟที่เรียบง่ายกว่า ผลลัพธ์แรกของประเภทนี้[ 2 ]คือทฤษฎีบทของWagner (1937)ซึ่งพิสูจน์ว่ากราฟที่ไม่มีกราฟสมบูรณ์ห้าจุดยอดเป็นไมเนอร์คือผลรวมของคลิก 3 จุดยอดของกราฟระนาบ ที่มี กราฟ Wagnerแปดจุดยอดทฤษฎีบทโครงสร้างนี้สามารถใช้เพื่อแสดงว่าทฤษฎีบทสี่สีเทียบเท่ากับกรณีk = 5 ของข้อสันนิษฐานของ Hadwigerกราฟคอร์ดัลคือกราฟที่สามารถสร้างขึ้นได้จากผลรวมของคลิกของคลิกโดยไม่ลบขอบใดๆ และกราฟที่ถูกบีบรัดคือกราฟที่สามารถสร้างขึ้นได้จากผลรวมของคลิกของคลิกและกราฟระนาบสูงสุดโดยไม่ลบขอบ[ 3 ]กราฟที่วัฏจักรเหนี่ยวนำทุกวัฏจักรที่มีความยาวสี่หรือมากกว่านั้นก่อให้เกิดตัวแยกขั้นต่ำของกราฟ (การลบตัวแยกนี้จะแบ่งกราฟออกเป็นสองส่วนหรือมากกว่าที่ไม่เชื่อมต่อกัน และไม่มีเซตย่อยใดของวัฏจักรที่มีคุณสมบัติเดียวกัน) คือผลรวมของคลิกและกราฟระนาบ สูงสุด โดยไม่มีการลบขอบ[ 4 ] Johnson & McKee (1996) ใช้ผลรวมของคลิกของกราฟคอร์ดัลและกราฟอนุกรม-ขนานเพื่อกำหนดลักษณะของเมท ริกซ์บางส่วนที่มีการเติมเต็ม แบบบวกแน่นอน
เป็นไปได้ที่จะสร้างการแยกส่วนผลรวมคลิกสำหรับตระกูลกราฟใดๆ ที่ปิดภายใต้การดำเนินการย่อยของกราฟ: กราฟในตระกูลที่ปิดด้วยการดำเนินการย่อยทุกตระกูลอาจถูกสร้างขึ้นจากผลรวมคลิกของกราฟที่ "เกือบฝัง" บนพื้นผิวที่มีจีนัส จำกัด ซึ่งหมายความว่าการฝังอนุญาตให้ละเว้น จุดยอดจำนวนเล็กน้อย(จุดยอดที่อาจเชื่อมต่อกับเซตย่อยใดๆ ของจุดยอดอื่นๆ) และกระแสน้ำวน (กราฟที่มีความกว้างเส้นทาง ต่ำ ที่แทนที่หน้าของการฝังพื้นผิว) [ 5 ]ลักษณะเฉพาะเหล่านี้ถูกใช้เป็นเครื่องมือสำคัญในการสร้างอัลกอริธึมการประมาณและอัลกอริธึมที่แม่นยำในเวลาต่ำกว่าเลขชี้กำลังสำหรับ ปัญหาการเพิ่มประสิทธิภาพ NP-completeบนตระกูลกราฟที่ปิดด้วย การดำเนินการย่อย [ 6 ]
การสรุปโดยทั่วไป
ทฤษฎีผลรวมคลิกอาจขยายจากกราฟไปยังแมทรอยด์ได้ เช่นกัน [ 1 ]ที่น่าสังเกตคือทฤษฎีบทการแยกส่วนของ Seymourระบุลักษณะของแมทรอยด์ปกติ (แมทรอยด์ที่แสดงโดยเมทริกซ์แบบ unimodular ทั้งหมด ) เป็นผลรวม 3 ของแมทรอยด์กราฟิก (แมทรอยด์ที่แสดงต้นไม้แผ่ขยายในกราฟ) แมทรอยด์โคกราฟิก และแมทรอยด์ 10 องค์ประกอบบางอย่าง[ 1 ] [ 7 ]
หมายเหตุ
- ^ a b c Lovász (2006) .
- ^ตามที่ Kříž & Thomas (1990) ระบุไว้ ซึ่งได้ระบุลักษณะเฉพาะของตระกูลกราฟเพิ่มเติมอีกหลายประการโดยอิงจากผลรวมของคลิก
- ^ซีมัวร์และวีเวอร์ (1984 )
- ^ดีสเทล (1987 )
- ^โรเบิร์ตสันและเซย์มัวร์ (2003)
- ↑เดเมน และคณะ (2547) ;ดีเมน และคณะ (2548) ;เดเมน, ฮาเจียกายี และ คาวาราบายาชิ (2548 )
- ^เซย์มัวร์ (1980 )
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ผลรวมกลุ่ม
ในทฤษฎีกราฟซึ่งเป็นสาขาหนึ่งของคณิตศาสตร์ผลรวมคลิก (หรือclique-sum ) คือวิธีการรวมกราฟสองกราฟเข้าด้วยกันโดยการเชื่อมต่อที่คลิกคล้ายกับ การดำเนินการ...
แนวคิดที่เกี่ยวข้อง
ผลรวมของคลิกมีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับ treewidth : ถ้ากราฟสองกราฟมี treewidth ไม่เกิน k ผลรวมของคลิก k ของกราฟทั้งสองก็จะเป็น k เช่นกัน ต้นไม้ ทุกต้น เป็นผลรวมของคลิก 1 ตัวของขอบของมัน กราฟอนุกรมขนานทุกกราฟ หรือโดยทั่วไปแล้วกราฟทุกกราฟที่มี treewidth...
การประยุกต์ใช้ในทฤษฎีโครงสร้างกราฟ
ผลรวมของคลิกมีความสำคัญในทฤษฎีโครงสร้างกราฟ โดยใช้เพื่อจำแนกลักษณะของกราฟบางตระกูลว่าเป็นกราฟที่เกิดจากผลรวมของคลิกของกราฟที่เรียบง่ายกว่า ผลลัพธ์แรกของประเภทนี้ [ 2 ] คือทฤษฎีบทของ Wagner (1937) ซึ่งพิสูจน์ว่ากราฟที่ไม่มีกราฟสมบูรณ์ห้าจุดยอดเป็น ไมเนอร์...
การสรุปโดยทั่วไป
ทฤษฎีผลรวมคลิกอาจขยายจากกราฟไปยัง แมทรอยด์ ได้ เช่นกัน [ 1 ] ที่น่าสังเกตคือ ทฤษฎีบทการแยกส่วนของ Seymour ระบุลักษณะของ แมทรอยด์ปกติ (แมทรอยด์ที่แสดงโดย เมทริกซ์แบบ unimodular ทั้งหมด ) เป็นผลรวม 3 ของ แมทรอยด์กราฟิก (แมทรอยด์ที่แสดงต้นไม้แผ่ขยายในกราฟ)...