ชุดที่โดดเด่น

ในทฤษฎีกราฟเซตครอบงำสำหรับกราฟGคือเซตย่อยDของจุดยอดของกราฟ G โดยที่จุดยอดใดๆ ของGจะต้องอยู่ในDหรือมีจุดยอดข้างเคียงอยู่ในDจำนวนครอบงำγ( G )คือจำนวนจุดยอดในเซตครอบงำที่เล็กที่สุดสำหรับG
ปัญหาชุดครอบงำเกี่ยวข้องกับการทดสอบว่าγ( G ) ≤ KสำหรับกราฟG ที่กำหนด และอินพุตKหรือไม่ ซึ่งเป็นปัญหาการตัดสินใจ แบบ NP-complete คลาสสิก ในทฤษฎีความซับซ้อนของการคำนวณ [ 1 ] ดังนั้นจึงเชื่อกันว่าอาจไม่มีอัลกอริทึมที่มีประสิทธิภาพที่สามารถคำนวณγ( G )สำหรับกราฟG ทั้งหมด ได้ อย่างไรก็ตาม มีอัลกอริทึมการประมาณค่า ที่มีประสิทธิภาพ เช่นเดียวกับอัลกอริทึมที่แม่นยำที่มีประสิทธิภาพสำหรับกราฟบางคลาส
ชุดครอบงำ (Dominating sets) มีประโยชน์ในทางปฏิบัติหลายด้าน ในเครือข่ายไร้สายชุดครอบงำถูกใช้เพื่อค้นหาเส้นทางที่มีประสิทธิภาพภายในเครือข่ายเคลื่อนที่แบบเฉพาะกิจ นอกจากนี้ยังมีการใช้ในงานสรุปเอกสารและในการออกแบบระบบรักษาความปลอดภัยสำหรับโครงข่ายไฟฟ้าอีก ด้วย
เซตครอบงำมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับเซตอิสระกล่าวคือ เซตอิสระจะเป็นเซตครอบงำก็ต่อเมื่อมันเป็นเซตอิสระสูงสุดดังนั้น เซตอิสระสูงสุดใดๆ ในกราฟจึงจำเป็นต้องเป็นเซตครอบงำขั้นต่ำด้วย
คำจำกัดความอย่างเป็นทางการ
กำหนดให้กราฟแบบไม่มีทิศทางG = ( V , E )และเซตย่อยของจุดยอดเรียกว่าเซตครอบงำถ้าสำหรับทุกจุดยอดมีจุดยอดอยู่จุดหนึ่งโดยที่.
กราฟทุกกราฟมีเซตครอบงำอย่างน้อยหนึ่งเซต: ถ้าถ้า D คือ เซตของจุดยอดทั้งหมด ตามคำนิยามแล้วDจะเป็นเซตครอบงำ เนื่องจากไม่มีจุดยอดใดที่...ความท้าทายที่น่าสนใจกว่าคือการค้นหาเซตครอบงำขนาดเล็กจำนวนการครอบงำของGถูกกำหนดดังนี้: .
ประวัติศาสตร์
ปัญหาการครอบงำได้รับการศึกษาตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1950 เป็นต้นมา แต่การวิจัยเกี่ยวกับการครอบงำเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในช่วงกลางทศวรรษ 1970 ในปี 1972 Richard Karpได้พิสูจน์ว่าปัญหาการครอบคลุมเซตเป็น ปัญหา NP-completeซึ่งส่งผลโดยตรงต่อปัญหาเซตครอบงำ เนื่องจากมีการจับคู่แบบหนึ่งต่อหนึ่งระหว่างจุดยอดกับเซตและขอบกับจุดตัดที่ไม่แยกจากกันโดยตรงระหว่างสองปัญหานี้ ซึ่งพิสูจน์ได้ว่าปัญหาเซตครอบงำเป็นปัญหาNP-completeเช่นกัน[ 2 ]
อัลกอริทึมและความซับซ้อนในการคำนวณ
ปัญหาการครอบคลุมเซตเป็น ปัญหา NP-hard ที่รู้จักกันดี – เวอร์ชันการตัดสินใจของการครอบคลุมเซตเป็นหนึ่งใน21 ปัญหา NP-complete ของ Karpมีการลดรูป L-reduction ในเวลาพหุนามคู่หนึ่ง ระหว่างปัญหาเซตครอบงำขั้นต่ำและปัญหาการครอบคลุมเซต[ 3 ]การลดรูปเหล่านี้ ( ดูด้านล่าง ) แสดงให้เห็นว่าอัลกอริทึมที่มีประสิทธิภาพสำหรับปัญหาเซตครอบงำขั้นต่ำจะให้อัลกอริทึมที่มีประสิทธิภาพสำหรับปัญหาการครอบคลุมเซต และในทางกลับกัน ยิ่งไปกว่านั้น การลดรูปยังคงรักษาอัตราส่วนการประมาณค่าไว้ : สำหรับ α ใดๆ อั ลกอริ ทึมการประมาณค่า α ในเวลาพหุนาม สำหรับเซตครอบงำขั้นต่ำจะให้ อัลกอริ ทึมการประมาณค่า α ใน เวลาพหุนาม สำหรับปัญหาการครอบคลุมเซต และในทางกลับกัน ทั้งสองปัญหาเป็นLog-APX-completeจริงๆ[ 4 ]
ความสามารถในการประมาณค่าของการครอบคลุมเซตก็เป็นที่เข้าใจกันดีเช่นกัน: สามารถหาปัจจัยการประมาณค่าลอการิทึมได้โดยใช้อัลกอริทึมโลภแบบง่ายและการหาปัจจัยการประมาณค่าซับลอการิทึมเป็นปัญหา NP-hard โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อัลกอริทึมโลภจะให้การประมาณค่าปัจจัย1 + log | V |ของเซตครอบงำขั้นต่ำ และไม่มีอัลกอริทึมเวลาพหุนามใดที่สามารถบรรลุปัจจัยการประมาณค่าที่ดีกว่าc log | V |สำหรับc > 0 บางค่า เว้นแต่P = NP [ 5 ]
การลดแอล
การลดสองแบบต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าปัญหาชุดครอบงำขั้นต่ำและปัญหาชุดครอบคลุม นั้น เทียบเท่ากันภายใต้การลด L : เมื่อกำหนดอินสแตนซ์ของปัญหาหนึ่งแล้ว เราสามารถสร้างอินสแตนซ์ที่เทียบเท่ากันของปัญหาอื่นได้[ 3 ]
จากการครองเกมไปจนถึงการครอบคลุมเกม
กำหนดกราฟG = ( V , E )โดยที่V = {1, 2, ..., n }จงสร้างอินสแตนซ์ของเซตปกคลุม( U , S )ดังนี้: เอกภพUคือVและตระกูลของเซตย่อยคือS = { S , S , ..., S }โดยที่S ประกอบด้วยจุดยอดv และจุดยอดทั้งหมดที่ อยู่ติดกับvในG
ถ้าDเป็นเซตครอบคลุมสำหรับGแล้วC = { S : v ∈ D }จะเป็นคำตอบที่เป็นไปได้ของปัญหาเซตครอบคลุม โดยที่| C | = | D |ในทางกลับกัน ถ้าC = { S : v ∈ D } เป็นคำ ตอบที่เป็นไปได้ของปัญหาเซตครอบคลุม แล้วDจะเป็นเซตครอบคลุมสำหรับGโดยที่| D | = | C |
ดังนั้น ขนาดของเซตครอบงำขั้นต่ำสำหรับGจึงเท่ากับขนาดของเซตปกคลุมขั้นต่ำสำหรับ( U , S )ยิ่งไปกว่านั้น มีอัลกอริทึมง่ายๆ ที่แปลงเซตครอบงำเป็นเซตปกคลุมที่มีขนาดเท่ากันและในทางกลับกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อัลกอริ ทึมการประมาณค่า α ที่มีประสิทธิภาพ สำหรับการปกคลุมเซตจะให้ประสิทธิภาพในการประมาณค่า αสำหรับเซตครอบงำขั้นต่ำด้วย

- ตัวอย่างเช่น จากกราฟGที่แสดงทางด้านขวา เราสร้างเซตปกคลุม (set cover) ที่มีเอกภพU = {1, 2, ..., 6}และเซตย่อยS = {1, 2, 5}, S = {1, 2, 3, 5}, S = {2, 3, 4, 6}, S = {3, 4}, S = {1, 2, 5, 6}และS = {3, 5, 6}ในตัวอย่างนี้D = {3, 5}เป็นเซตครอบงำ (dominating set) สำหรับG ซึ่งสอดคล้องกับเซตปกคลุมC = { S , S }ตัวอย่างเช่น จุดยอด4 ∈ Vถูกครอบงำโดยจุดยอด3 ∈ Dและสมาชิก4 ∈ Uอยู่ในเซตS ∈ C
จากการควบคุมฉากไปจนถึงการครอบงำฉาก
ให้( S , U ) เป็นตัวอย่างของปัญหาเซตปกคลุม (set cover problem โดยมีเอกภพUและตระกูลของเซตย่อยS = { Si : i ∈ I }; เราสมมติว่าUและเซตดัชนีIไม่มีส่วนร่วมกัน สร้างกราฟG = ( V , E )ดังนี้: เซตของจุดยอดคือV = I ∪ Uมีขอบ{ i , j } ∈ Eระหว่างแต่ละคู่i , j ∈ Iและยังมีขอบ{ i , u }สำหรับแต่ละi ∈ Iและu ∈ Si นั่นคือGเป็นกราฟแยกส่วน (split graph ): Iเป็นคลิก (clique)และUเป็นเซตอิสระ (independent set )
ถ้าC = { Si i ∈ D } เป็นคำตอบที่เป็นไปได้ของปัญหาเซตปกคลุมสำหรับเซตย่อยD ⊆ I บางเซต แล้วDเป็นเซตครอบงำสำหรับG โดยที่| D | = | C | : ประการแรก สำหรับแต่ละu ∈ Uจะมีi ∈ Dที่u ∈ Si โดยการสร้างuและiอยู่ติดกันในGดังนั้นuจึงถูกครอบงำโดยiประการที่สอง เนื่องจากDต้องไม่ว่างเปล่า แต่ละi ∈ Iจึงอยู่ติดกับจุดยอดในD
ในทางกลับกัน ให้Dเป็นเซตครอบคลุมสำหรับGจากนั้นเป็นไปได้ที่จะสร้างเซตครอบคลุมอีกเซตหนึ่งXโดยที่| X | ≤ | D |และX ⊆ I : เพียงแค่แทนที่u ∈ D ∩ U แต่ละตัว ด้วยเพื่อนบ้านi ∈ Iของuจากนั้นC = { S : i ∈ X }เป็นคำตอบที่เป็นไปได้ของปัญหาเซตครอบคลุม โดยที่| C | = | X | ≤ | D |

- ภาพประกอบทางด้านขวาแสดงโครงสร้างสำหรับU = { a , b , c , d , e }, I = {1, 2, 3, 4}, S = { a , b , c }, S = { a , b }, S = { b , c , d }และS = { c , d , e }
- ในตัวอย่างนี้C = { S , S }คือเซตปกคลุม ซึ่งสอดคล้องกับเซตครอบงำD = {1, 4}
- D = { a , 3, 4}เป็นเซตครอบคลุมอีกเซตหนึ่งสำหรับกราฟ Gเมื่อกำหนด D แล้ว เราสามารถสร้างเซตครอบคลุม X = {1, 3, 4}ซึ่งมีขนาดไม่ใหญ่กว่า Dและเป็นเซตย่อยของ Iได้ เซตครอบคลุม Xสอดคล้องกับเซตปกคลุม C = { S , S , S }
กรณีพิเศษ
ถ้ากราฟมีดีกรีสูงสุด Δ แล้ว อัลกอริทึมการประมาณแบบโลภ (greedy approximation algorithm) จะพบ การประมาณค่า O (log Δ)ของเซตครอบงำขั้นต่ำ นอกจากนี้ ให้d เป็นจำนวนสมาชิกของเซตครอบงำที่ได้จากการใช้การประมาณแบบโลภ แล้วความสัมพันธ์ต่อไปนี้จะเป็นจริงโดยที่NคือจำนวนโหนดและMคือจำนวนขอบในกราฟแบบไม่มีทิศทางที่กำหนด[ 6 ]สำหรับ Δ คงที่ ถือว่ามีคุณสมบัติเป็นเซตครอบงำสำหรับ การเป็นสมาชิก APXอันที่จริงแล้วมันคือ APX-complete [ 7 ]
ปัญหาดังกล่าวยอมรับแผนการประมาณค่าแบบพหุนามเวลา (PTAS) สำหรับกรณีพิเศษ เช่นกราฟดิสก์หน่วยและกราฟระนาบ[ 8 ]สามารถค้นหาเซตครอบงำขั้นต่ำได้ในเวลาเชิงเส้นในกราฟอนุกรม-ขนาน[ 9 ]
อัลกอริทึมที่แม่นยำ
เซตครอบงำขั้นต่ำของ กราฟ nจุดยอดสามารถหาได้ในเวลาO (2 n n )โดยการตรวจสอบเซตย่อยของจุดยอดทั้งหมดFomin, Grandoni & Kratsch (2009)แสดงวิธีการหาเซตครอบงำขั้นต่ำในเวลาO (1.5137 n )และพื้นที่เลขชี้กำลัง และในเวลาO (1.5264 n )และพื้นที่พหุนาม อัลกอริทึมที่เร็วกว่า โดยใช้ เวลา O (1.5048 n )ถูกค้นพบโดยvan Rooij, Nederlof & van Dijk (2009)ซึ่งยังแสดงให้เห็นว่าสามารถคำนวณจำนวนเซตครอบงำขั้นต่ำได้ในเวลานี้ จำนวนเซตครอบงำขั้นต่ำมีค่าสูงสุด1.7159 nและสามารถแสดงรายการเซตดังกล่าวทั้งหมดได้ในเวลา O ( 1.7159 n ) [ 10 ]
ความซับซ้อนแบบพารามิเตอร์
การค้นหาเซตครอบงำที่มีขนาดkมีบทบาทสำคัญในทฤษฎีความซับซ้อนแบบพารามิเตอร์ เป็นปัญหาที่รู้จักกันดีที่สุดสำหรับคลาสW[2]และใช้ในการลดรูปหลายครั้งเพื่อแสดงให้เห็นถึงความยากในการแก้ปัญหาอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ปัญหานี้ไม่สามารถจัดการได้ด้วยพารามิเตอร์คงที่ในแง่ที่ว่าไม่มีอัลกอริทึมที่มีเวลาทำงานf ( k ) n O(1)สำหรับฟังก์ชันf ใดๆ เว้นแต่ว่าลำดับชั้น W จะยุบตัวลงเป็น FPT=W[2]
ในทางกลับกัน หากกราฟอินพุตเป็นกราฟระนาบ ปัญหายังคงเป็น NP-hard แต่มีอัลกอริทึมแบบพารามิเตอร์คงที่ที่เป็นที่รู้จัก ในความเป็นจริง ปัญหานี้มีเคอร์เนลที่มีขนาดเชิงเส้นในk [ 11 ] และเวลาการทำงานที่เป็นเลขชี้กำลังใน√ kและลูกบาศก์ในnอาจได้รับโดยการใช้การเขียนโปรแกรมแบบไดนามิกกับการแบ่งสาขาของเคอร์เนล[ 12 ]โดยทั่วไปแล้ว ปัญหาเซตครอบงำและรูปแบบต่างๆ ของปัญหานี้สามารถแก้ไขได้ด้วยพารามิเตอร์คงที่เมื่อกำหนดพารามิเตอร์โดยทั้งขนาดของเซตครอบงำและขนาดของกราฟย่อยทวิภาคสมบูรณ์ที่ต้องห้าม ที่เล็กที่สุด นั่นคือ ปัญหานี้เป็น FPT บนกราฟที่ไม่มีไบคลิกซึ่งเป็นคลาสทั่วไปมากของกราฟเบาบางที่รวมถึงกราฟระนาบ[ 13 ]
เซตเสริมของเซตครอบงำ ซึ่งก็คือตัวบล็อกไม่ได้สามารถค้นหาได้ด้วยอัลกอริทึมพารามิเตอร์คงที่บนกราฟใดๆ ก็ได้[ 14 ]
ตัวแปร
เซตครอบงำอิสระคือ เซตครอบงำที่เป็นเซตอิสระ ด้วย หรือเทียบเท่ากับเซตอิสระสูงสุดจำนวนการครอบงำอิสระคือขนาดขั้นต่ำของเซตครอบงำอิสระของGเนื่องจากการหาค่าต่ำสุดนั้นมาจากเซตจำนวนน้อยกว่าสำหรับกราฟG ทั้งหมด และความไม่เท่าเทียมกันอาจเป็นแบบเข้มงวด ความเท่าเทียมกันเกิดขึ้นสำหรับ กราฟ ที่ไม่มีกรงเล็บ[ 15 ]เนื่องจากกราฟเส้น ทุกกราฟ ไม่มีกรงเล็บ จึงสรุปได้ว่าการจับคู่สูงสุด ขั้นต่ำ และเซตครอบงำขอบ ขั้นต่ำ ของกราฟใดๆ จะมีขนาดเท่ากัน
เซตครอบงำอิสระของกราฟเป็นเซตที่ครอบงำเซตอิสระ ทุก เซตหมายเลขการครอบงำความเป็นอิสระคือค่าสูงสุด เหนือเซตอิสระทั้งหมดของของเซตที่เล็กที่สุดที่ครอบงำ[ 16 ]การครอบงำเฉพาะเซตอิสระอาจต้องใช้จุดยอดน้อยกว่าการครอบงำจุดยอดทั้งหมดดังนั้นสำหรับกราฟทั้งหมดและอัตราส่วนอาจมีขนาดใหญ่มากตามอำเภอใจ[ 16 ]
เซตครอบงำที่เชื่อมต่อกันคือ เซตครอบงำที่เชื่อมต่อกัน ด้วยเช่นกัน ถ้าหากเซตครอบคลุมที่เชื่อมต่อกัน เราสามารถสร้างต้นไม้แผ่ขยายของเซตนั้น ได้ซึ่งก่อให้เกิดเซตของจุดยอดที่ไม่ใช่ใบของต้นไม้ ในทางกลับกัน ถ้าต้นไม้แผ่คลุม (spanning tree) ในกราฟที่มีจุดยอดมากกว่าสองจุด โดยที่จุดยอดที่ไม่ใช่ใบของต้นไม้แผ่คลุมนั้นคือจุดยอดสองจุดสร้างเซตครอบงำที่เชื่อมต่อกัน ดังนั้น การหาเซตครอบงำที่เชื่อมต่อกันขั้นต่ำจึงเทียบเท่ากับการหาต้นไม้แผ่ขยายที่มีจำนวนใบมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
เซตครอบงำทั้งหมดคือเซตของจุดยอดที่จุดยอดทั้งหมดในกราฟรวมถึงจุดยอดในเซตครอบงำเอง มีเพื่อนบ้านอยู่ในเซตครอบงำ[ 17 ]นั่นคือ: สำหรับทุกจุดยอดมีจุดยอดอยู่จุดหนึ่งโดยที่รูป (c) ด้านบนแสดงเซตครอบงำที่เป็นเซตครอบงำที่เชื่อมต่อกันและเซตครอบงำทั้งหมด ตัวอย่างในรูป (a) และ (b) ไม่ใช่ทั้งสองอย่าง ในทางตรงกันข้ามกับเซตครอบงำแบบง่าย เซตครอบงำทั้งหมดอาจไม่มีอยู่จริง ตัวอย่างเช่น กราฟที่มีจุดยอดหนึ่งจุดหรือมากกว่าและไม่มีขอบ จะไม่มีเซตครอบงำทั้งหมดจำนวนการครอบงำทั้งหมดถูกกำหนดให้เป็นขนาดขั้นต่ำของเซตครอบงำทั้งหมดของG ; เห็นได้ชัดว่า.
เซตขอบครอบงำ (Dominating Edge Set ) คือเซตของขอบ (คู่ของจุดยอด) ที่ผลรวมของขอบเหล่านั้นเป็นเซตครอบงำ (Dominating Set) เซตดังกล่าวอาจไม่มีอยู่จริง (ตัวอย่างเช่น กราฟที่มีจุดยอดหนึ่งจุดขึ้นไปและไม่มีขอบ จะไม่มีเซตดังกล่าว) หากมีอยู่จริง ผลรวมของขอบทั้งหมดในเซตนั้นจะเป็นเซตครอบงำทั้งหมด (Total Dominating Set) ดังนั้น ขนาดที่เล็กที่สุดของเซตขอบครอบงำจึงมีค่าอย่างน้อยที่สุดเท่ากับ ....
ในทางตรงกันข้ามเซตที่ครอบงำขอบคือเซตของขอบ โดยที่ขอบทุกขอบที่ไม่ได้อยู่ในอยู่ติดกับขอบอย่างน้อยหนึ่งด้านเซตดังกล่าวมีอยู่เสมอ (ตัวอย่างเช่น เซตของขอบทั้งหมดเป็นเซตที่ครอบคลุมขอบ)
เซตk-ครอบงำคือเซตของจุดยอดที่แต่ละจุดยอดที่ไม่ได้อยู่ในเซตนั้นมีเพื่อนบ้านอย่างน้อยkจุดในเซตนั้น (เซตครอบงำมาตรฐานคือเซต 1-ครอบงำ) ในทำนองเดียวกัน เซต k-ทูเพิลครอบงำคือเซตของจุดยอดที่แต่ละจุดยอดในกราฟนั้นมีเพื่อนบ้านอย่างน้อยkจุดในเซตนั้น (เซตครอบงำทั้งหมดคือเซต 1-ทูเพิลครอบงำ) สามารถหา ค่าประมาณ (1 + log n )ของ เซต k- ทูเพิลครอบงำ ขั้นต่ำได้ในเวลาพหุนาม [ 18 ]ทุกกราฟยอมรับ เซต k-ครอบงำ (ตัวอย่างเช่น เซตของจุดยอดทั้งหมด) แต่มีเพียงกราฟที่มีดีกรีขั้นต่ำk − 1 เท่านั้น ที่ยอมรับ เซต k-ทูเพิลครอบงำ อย่างไรก็ตาม แม้ว่ากราฟจะยอมรับ เซต k- ทูเพิลครอบงำ แต่เซต k-ทูเพิลครอบงำขั้นต่ำ อาจมีขนาดใหญ่เกือบ kเท่าของ เซต k-ครอบงำขั้นต่ำสำหรับกราฟเดียวกัน[ 19 ] การประมาณ ค่า(1.7 + log Δ)ของ เซตที่ครอบงำ k ขั้นต่ำ สามารถพบได้ในเวลาพหุนามเช่นกัน
เซตครอบงำเศษส่วนถูกกำหนดจากฟังก์ชันครอบงำเศษส่วนซึ่งเป็นฟังก์ชันโดยที่สำหรับทุกจุดยอดผลรวมของเหนือย่านที่ปิดล้อมอย่างน้อยที่สุดคือ 1 [ 20 ]จำนวนการครอบงำเศษส่วนคือค่าน้ำหนักรวมต่ำสุด (ผลรวมของค่าจุดยอดทั้งหมด) ของฟังก์ชันดังกล่าว และเป็นไปตามเงื่อนไขสำหรับ- กราฟปกติที่มีจุดยอด () จำนวนการครอบงำแบบเศษส่วนเท่ากับ.
เซต ที่มีดาวเด่น เป็นเซตย่อยของโดยที่สำหรับทุกจุดยอดในดาราของ(ชุดของขอบที่อยู่ติดกับ)) ตัดกับดาวของจุดยอดบางจุดในชัดเจน ถ้าถ้าหาก มีจุดยอดโดดเดี่ยวก็จะไม่มีเซตที่ครอบงำด้วยดาว (เนื่องจากดาวของจุดยอดโดดเดี่ยวว่างเปล่า) ถ้าถ้าไม่มีจุดยอดโดดเดี่ยว ทุกเซตที่ครอบงำจะเป็นเซตที่ครอบงำแบบดาว และในทางกลับกัน ความแตกต่างระหว่างการครอบงำแบบดาวและการครอบงำแบบปกติจะมีความสำคัญมากขึ้นเมื่อพิจารณารูปแบบเศษส่วน[ 21 ]
การแบ่งกลุ่มแบบโดมาติกคือการแบ่งกลุ่มจุดยอดออกเป็นเซตครอบงำที่ไม่ซ้ำกัน จำนวนโดมาติก คือขนาดสูงสุดของการแบ่งกลุ่มแบบโดมาติก
เซตครอบงำนิรันดร์เป็นรูปแบบไดนามิกของการครอบงำซึ่งจุดยอดหนึ่งจุดในชุดที่ครอบงำถูกเลือกและแทนที่ด้วยเพื่อนบ้าน(ไม่ได้อยู่ใน) เช่นนั้นที่การแก้ไขนอกจากนี้ยังเป็นเซตครอบงำ และกระบวนการนี้สามารถทำซ้ำได้กับลำดับการเลือกจุดยอดที่ไม่มีที่สิ้นสุดใดๆ ก็ได้ .
เซตครอบงำที่มีประสิทธิภาพ (เรียกอีกอย่างว่าเซต ed หรือเซตครอบงำที่สมบูรณ์แบบอิสระ[ 22 ] ) คือเซตครอบงำที่มีคุณสมบัติเพิ่มเติมว่าจุดยอดทุกจุดในกราฟจะถูกครอบงำโดย จุดยอด เพียงจุดเดียวในเซต[ 23 ]
เซตครอบงำแบบโรมันถูกกำหนดโดยฟังก์ชันครอบงำแบบโรมันซึ่งกำหนดค่าให้กับแต่ละจุดยอดจากค่าหนึ่งโดยที่ทุกจุดยอดที่กำหนดค่าเป็น 0 จะต้องอยู่ติดกับจุดยอดที่กำหนดค่าเป็น 2 อย่างน้อยหนึ่งจุด นี่คือจำนวนการครอบงำแบบโรมันคือผลรวมขั้นต่ำของค่าจุดยอดทั้งหมดเหนือฟังก์ชันดังกล่าวทั้งหมด แนวคิดนี้ได้รับแรงบันดาลใจจากกลยุทธ์การป้องกันของจักรวรรดิโรมัน โดยที่จุดยอดแทนเมือง และค่าแทนกองทหารที่ประจำการอยู่ สำหรับกราฟใดๆ,โดยที่ขอบเขตล่างบรรลุได้เฉพาะกราฟว่าง เท่านั้น [ 24 ]
เซตครอบงำระดับโลกคือเซตครอบงำของกราฟนั่นคือเซตครอบงำของกราฟส่วนเติมเต็ม ด้วยเช่นกันตัวเลขการครอบงำระดับโลกคือจำนวนสมาชิกขั้นต่ำของเซตครอบงำทั่วโลก หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ เซตครอบงำเซตนี้จะเป็นเซตครอบงำทั่วโลกก็ต่อเมื่อสำหรับแต่ละจุดยอดมีจุดยอดอยู่จุดหนึ่งโดยที่ไม่ได้อยู่ติดกับตามนิยามแล้วและสำหรับกราฟกับจุดยอดก็ต่อเมื่อหรือ[ 25 ]
เซตครอบงำที่ได้รับการรับรองคือเซตครอบงำซึ่งทุกจุดยอดในเซตมีเพื่อนบ้านนอกเซตเป็นศูนย์หรืออย่างน้อยสองจุด[ 26 ]จำนวนการครอบงำที่ได้รับการรับรองคือขนาดขั้นต่ำของชุดไพ่ที่ได้รับการรับรองว่ามีอำนาจเหนือกว่า อย่างชัดเจนและความเท่าเทียมกันจะเกิดขึ้นเมื่อใดก็ตามที่กราฟไม่มีจุดรองรับที่อ่อนแอ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสำหรับกราฟที่เชื่อมต่อกัน.
เซตครอบงำคู่ของกราฟเป็นเซตที่ครอบงำของจุดยอดที่ทำให้กราฟย่อยเหนี่ยวนำประกอบด้วย การจับคู่ที่สมบูรณ์แบบอย่างน้อยหนึ่งรายการ[ 27 ]จำนวนการครอบงำแบบจับคู่คือจำนวนสมาชิกขั้นต่ำของเซตครอบงำคู่ของแนวคิดนี้จำลองสถานการณ์ที่วางยามไว้ที่จุดยอดของกราฟเพื่อควบคุม (ปกป้อง) จุดยอดทั้งหมด โดยมีข้อจำกัดเพิ่มเติมคือ ยามแต่ละคนจะต้องมียามที่อยู่ติดกันอีกคนหนึ่งเป็นตัวสำรอง
รูปแบบอื่นๆ ได้แก่
ดูเพิ่มเติม
- ข้อสันนิษฐานของวิซิง (Vizing's conjecture ) – เชื่อมโยงจำนวนการครอบงำของผลคูณคาร์ทีเซียนของกราฟกับจำนวนการครอบงำของตัวประกอบของกราฟนั้น
- ตั้งค่าปัญหาการปกปิด
- หมายเลขพันธนาการ
- ตัวบล็อกที่ไม่ปิดกั้น – ส่วนเสริมของเซ็ตที่ครองเกม
- จุดยอดสากล – เซตครอบงำที่มีจุดยอดเดียว
หมายเหตุ
- ↑ Garey & Johnson (1979 )
- ↑เฮเดตเนียมิและลาสการ์ (1990) .
- 1 2คัน (1992) , หน้า 108–109.
- ↑เอสคอฟฟีเยร์และปาโชส (2549) .
- ↑ราซและซาฟรา (1997 )
- ↑ ปาเร ค (1991)
- ↑ปาปาดิมิทริอูและยานนากากิส (1991 )
- ↑ Crescenzi et al. (2000) .
- ↑ทากามิซาวะ, นิชิเซกิและไซโตะ (1982) .
- ↑ Fomin et al. (2008) .
- ↑อัลเบอร์, เฟลโลว์สและนีเดอร์ไมเออร์ (2004 )
- ↑ Fomin & Thilikos (2006) .
- ↑เทลเล แอนด์วิลเลจเจอร์ (2012) .
- ↑ Dehne et al. (2006) .
- ↑อัลลันและลาสการ์ (1978 )
- 1 2อาฮาโรนี เบอร์เกอร์และซิฟ (2550) .
- ↑เวสต์ (2001) , ส่วนที่ 3.1.
- ↑คลาสซิ่งและลาฟอเรสต์ (2547) .
- ↑ฟอร์สเตอร์ (2013 )
- ↑เฮย์เนส, เฮเดตเนียมิและสเลเตอร์ (1998 )
- ↑เมชูลัม (2003 )
- ↑บังเก, บาร์เกาสกัสแอนด์สเลเตอร์ (1988) .
- ↑บรันด์ซเตดท์, ไลเทิร์ต แอนด์เราเทนบาค (2012) .
- ↑ค็อกเคนและคณะ (2004 )
- ↑ สั มปัธกุมาร (1989)
- ↑ Dettlaff et al. (2020) .
- ↑เฮนส์และสเลเตอร์ (1998 )
- ↑ Domke et al. (1999) .
- ↑เมรูอานแอนด์เชลลาลี (2015) .
- ↑มหาเดวันและคณะ (2012 )
- ↑ Haas & Wexler (2004) .
- ↑คังแอนด์ชาน (2020) .
- ↑คาบาฮุก จูเนียร์, เอบาลล์และเฟอร์นันเดซ (2025) .
อ่านเพิ่มเติม
- Grandoni, F. (2006), "หมายเหตุเกี่ยวกับความซับซ้อนของเซตครอบงำขั้นต่ำ", Journal of Discrete Algorithms , 4 (2): 209– 214, CiteSeerX 10.1.1.108.3223 , doi : 10.1016/j.jda.2005.03.002 .
- Guha, S.; Khuller, S. (1998), "อัลกอริทึมการประมาณค่าสำหรับเซตครอบงำที่เชื่อมต่อกัน" (PDF) , Algorithmica , 20 (4): 374– 387, doi : 10.1007/PL00009201 , hdl : 1903/830 , S2CID 1249122 .
- เฮนส์, เทเรซา ดับเบิลยู. ; เฮเดตนีมี, สตีเฟน; สเลเตอร์, ปีเตอร์ (1998a), พื้นฐานของการครอบงำในกราฟ , มาร์เซล เดกเกอร์, ISBN 0-8247-0033-3, OCLC 37903553 .
- เฮนส์, เทเรซา ดับเบิลยู. ; เฮเดตนีมี, สตีเฟน; สเลเตอร์, ปีเตอร์ (1998b), การครอบงำในกราฟ: หัวข้อขั้นสูง , มาร์เซล เดคเกอร์, ISBN 0-8247-0034-1, OCLC 38201061 .
- เวสต์, ดักลาส บี. (2001), บทนำสู่ทฤษฎีกราฟ ( ฉบับที่ 2), เพียร์สัน เอ็ดดูเคชั่น.