อ่าน 2 นาที
ฝาครอบขอบ
ในทฤษฎีกราฟชุดขอบที่ปกคลุมกราฟ ( edge cover)คือเซตของขอบที่ทุกจุดยอดของกราฟเป็นจุดปลายของขอบอย่างน้อยหนึ่งขอบในเซตนั้น ในวิทยาการคอมพิวเตอร์ ปัญหาการหาชุดขอบที่ปกคลุมน้อยที่สุด..
ฝาครอบขอบ
ในทฤษฎีกราฟชุดขอบที่ปกคลุมกราฟ ( edge cover)คือเซตของขอบที่ทุกจุดยอดของกราฟเป็นจุดปลายของขอบอย่างน้อยหนึ่งขอบในเซตนั้น ในวิทยาการคอมพิวเตอร์ ปัญหาการหาชุดขอบที่ปกคลุมน้อยที่สุด (minimum edge cover problem)คือปัญหาการหาชุดขอบที่ปกคลุมที่มีขนาดเล็กที่สุด เป็น ปัญหาการหาค่าเหมาะสมที่สุด (optimization problem)ที่อยู่ในกลุ่มปัญหาการปกคลุม (covering problems)และสามารถแก้ไขได้ในเวลาพหุนาม (polynomial time )
คำนิยาม
ในทางทฤษฎีแล้ว การคลุมขอบของกราฟGคือเซตของขอบCที่แต่ละจุดยอดในGเชื่อมต่อกับขอบอย่างน้อยหนึ่งขอบในCเซตCเรียกว่าเซตที่คลุมจุดยอดของGรูปต่อไปนี้แสดงตัวอย่างของการคลุมขอบในกราฟสองกราฟ (เซตCถูกทำเครื่องหมายด้วยสีแดง)
การครอบคลุมขอบขั้นต่ำคือการครอบคลุมขอบที่มีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ตัวเลขการครอบคลุมขอบρ ( G )คือขนาดของการครอบคลุมขอบขั้นต่ำ รูปต่อไปนี้แสดงตัวอย่างของการครอบคลุมขอบขั้นต่ำ (อีกครั้ง เซตCถูกทำเครื่องหมายด้วยสีแดง)
โปรดสังเกตว่ารูปทางด้านขวามือไม่เพียงแต่เป็นการครอบคลุมขอบ (edge cover) เท่านั้น แต่ยังเป็นการจับคู่ (matching ) อีกด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มันเป็นการจับคู่ที่สมบูรณ์แบบ (perfect matching ) กล่าวคือ การจับคู่Mที่ทุกจุดยอดเชื่อมต่อกับขอบเพียงหนึ่งเดียวในM เท่านั้น การจับคู่ที่สมบูรณ์แบบ (ถ้ามีอยู่จริง) จะเป็นการครอบคลุมขอบขั้นต่ำเสมอ
ตัวอย่าง
- เซตของขอบทั้งหมดเรียกว่า เอดจ์คัฟเวอร์ โดยสมมติว่าไม่มีจุดยอดที่มีดีกรีเป็น 0
- กราฟสองส่วนสมบูรณ์K m,nมีจำนวนการครอบคลุมขอบ สูงสุด max ( m , n )
อัลกอริทึม
สามารถค้นหาขอบปกคลุมที่เล็กที่สุดได้ในเวลาพหุนามโดยการค้นหาการจับคู่สูงสุดและขยายออกไปอย่างโลภเพื่อให้ครอบคลุมจุดยอดทั้งหมด[ 1 ] [ 2 ]ในรูปต่อไปนี้ การจับคู่สูงสุดถูกทำเครื่องหมายด้วยสีแดง ขอบพิเศษที่เพิ่มเข้ามาเพื่อครอบคลุมโหนดที่ไม่ตรงกันถูกทำเครื่องหมายด้วยสีน้ำเงิน (รูปทางด้านขวาแสดงกราฟที่การจับคู่สูงสุดเป็นการจับคู่ที่สมบูรณ์แบบดังนั้นจึงครอบคลุมจุดยอดทั้งหมดแล้วและไม่จำเป็นต้องใช้ขอบพิเศษ)
ในทางกลับกัน ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการค้นหาการครอบคลุมจุดยอด ที่เล็กที่สุด เป็นปัญหาNP-hard [ 1 ]
เมื่อพิจารณาจากภาพแล้ว จะเห็นได้ชัดเจนว่าเหตุใด สำหรับการครอบคลุมขอบขั้นต่ำที่กำหนดและการจับคู่สูงสุดโดยให้และเป็นจำนวนขอบในและตามลำดับ เราจึงมี: [ 3 ]อันที่จริงประกอบด้วยการจับคู่สูงสุด ดังนั้นขอบของสามารถแยกย่อยได้ระหว่างขอบของการจับคู่สูงสุดที่ครอบคลุมจุดยอด และขอบอื่นๆ ที่แต่ละขอบครอบคลุมจุดยอดอื่นอีกหนึ่งจุด ดังนั้น เนื่องจากครอบคลุมจุดยอดทั้งหมดเราจึงมีซึ่งให้ความเท่าเทียมกันตามที่ต้องการ
ดูเพิ่มเติม
- ฝาครอบเวอร์เท็กซ์
- ปัญหา การครอบคลุมเซต – ปัญหาการครอบคลุมขอบ เป็นกรณีพิเศษของปัญหาการครอบคลุมเซต: สมาชิกของเอกภพคือจุดยอด และแต่ละเซตย่อยจะครอบคลุมสมาชิกสองตัวพอดี
หมายเหตุ
- ^ a b Garey & Johnson (1979)หน้า 79 ใช้การครอบคลุมขอบและการครอบคลุมจุดยอดเป็นตัวอย่างหนึ่งของปัญหาที่คล้ายกันสองปัญหา โดยปัญหาหนึ่งสามารถแก้ไขได้ในเวลาพหุนาม ในขณะที่อีกปัญหาหนึ่งเป็นปัญหา NP-hard ดูเพิ่มเติมที่หน้า 190
- ^ Lawler, Eugene L. (2001), Combinatorial optimization: networks and matroids , Dover Publications, pp. 222– 223, ISBN 978-0-486-41453-9.
- ^ "พิสูจน์ว่าผลรวมของขอบปกคลุมขั้นต่ำและการจับคู่สูงสุดคือจำนวนจุดยอด" Mathematics Stack Exchange สืบค้นเมื่อ2024-02-18
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ฝาครอบขอบ
ในทฤษฎีกราฟชุดขอบที่ปกคลุมกราฟ ( edge cover)คือเซตของขอบที่ทุกจุดยอดของกราฟเป็นจุดปลายของขอบอย่างน้อยหนึ่งขอบในเซตนั้น ในวิทยาการคอมพิวเตอร์ ปัญหาการหาชุดขอบที่ปกคลุมน้อยที่สุด..
คำนิยาม
ในทางทฤษฎีแล้ว การคลุมขอบของกราฟ G คือเซตของขอบ C ที่แต่ละจุดยอดใน G เชื่อมต่อกับขอบอย่างน้อยหนึ่งขอบใน C เซต C เรียกว่าเซตที่ คลุม จุดยอดของ G รูปต่อไปนี้แสดงตัวอย่างของการคลุมขอบในกราฟสองกราฟ (เซต C ถูกทำเครื่องหมายด้วยสีแดง)
ตัวอย่าง
เซตของขอบทั้งหมดเรียกว่า เอดจ์คัฟเวอร์ โดยสมมติว่าไม่มีจุดยอดที่มีดีกรีเป็น 0 กราฟ สองส่วนสมบูรณ์ K m,n มีจำนวนการครอบคลุมขอบ สูงสุด max ( m , n )
อัลกอริทึม
สามารถค้นหาขอบปกคลุมที่เล็กที่สุดได้ใน เวลาพหุนาม โดยการค้นหา การจับคู่สูงสุด และขยายออกไปอย่างโลภเพื่อให้ครอบคลุมจุดยอดทั้งหมด [ 1 ] [ 2 ] ในรูปต่อไปนี้ การจับคู่สูงสุดถูกทำเครื่องหมายด้วยสีแดง...