ชุดที่โดดเด่นของความเป็นอิสระ

ในทฤษฎีกราฟ เซต ครอบงำอิสระสำหรับกราฟเป็นเซตย่อยที่ครอบงำเซตอิสระที่กำหนดของนั่นคือ ทุกจุดยอดในอยู่ในหรืออยู่ติดกับจุดยอดใน[ 1 ] ต่างจาก เซตครอบงำทั่วไปซึ่งต้องครอบงำทุกจุดยอดในกราฟ เซตครอบงำอิสระจำเป็นต้องครอบงำเฉพาะจุดยอดของเซตอิสระเฉพาะเท่านั้น
หมายเลขการครอบงำความเป็นอิสระของกราฟคือค่าสูงสุด เหนือเซตอิสระทั้งหมดของของเซตที่เล็กที่สุดที่ครอบงำ[ 1 ]การครอบงำกลุ่มย่อยของจุดยอดอาจต้องใช้จุดยอดน้อยกว่าการครอบงำจุดยอดทั้งหมดดังนั้นสำหรับกราฟทั้งหมด.
ความไม่เท่าเทียมกันอาจเป็นแบบเข้มงวด มีกราฟอยู่ด้วยซึ่งตัวอย่างเช่น สำหรับจำนวนเต็มบางจำนวน, อนุญาตเป็นกราฟที่จุดยอดเป็นแถวและคอลัมน์ของ-โดย-กระดาน และจุดยอดสองจุดดังกล่าวจะเชื่อมต่อกันก็ต่อเมื่อจุดยอดทั้งสองตัดกันเท่านั้น เซตอิสระเพียงอย่างเดียวคือเซตของแถวเท่านั้นหรือเซตของคอลัมน์เท่านั้น และแต่ละเซตสามารถถูกครอบงำโดยจุดยอดเพียงจุดเดียว (คอลัมน์หรือแถว) ดังนั้นอย่างไรก็ตาม เพื่อให้ครอบคลุมทุกจุดยอด เราจำเป็นต้องมีอย่างน้อยหนึ่งแถวและหนึ่งคอลัมน์ ดังนั้นนอกจากนี้ อัตราส่วนระหว่างสามารถมีขนาดใหญ่ได้ตามอำเภอใจ ตัวอย่างเช่น ถ้าจุดยอดของเซตย่อยทั้งหมดของกำลังสองของ-โดย-กระดาน จากนั้นก็ยังคงอยู่, แต่[ 1 ]
ความเชื่อมโยงกับสมมติฐานของวิซิง
จำนวนการครอบงำที่เป็นอิสระมีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับสมมติฐานของวิซิงซึ่งระบุว่าสำหรับกราฟทั้งหมดและจำนวนการครอบงำของผลคูณคาร์ทีเซียนเป็นไปตามเงื่อนไข[ 2 ] Aharoniและ Szabó แสดงให้เห็นว่าสำหรับกราฟทั้งหมดและ[ 3 ]
เนื่องจากคลาสกราฟใดๆ สำหรับซึ่งเป็นไปตามสมมติฐานของ Vizing โดยอัตโนมัติ การเชื่อมต่อนี้กระตุ้นให้เกิดการศึกษาว่าคลาสกราฟใดมีคุณสมบัตินี้[ 2 ]
ผลลัพธ์สำหรับคลาสกราฟเฉพาะ
สำหรับกราฟคอร์ดัลจำนวนการครอบงำแบบอิสระจะเท่ากับจำนวนการครอบงำ:[ 1 ]ซึ่งหมายความว่าสมมติฐานของ Vizing เป็นจริงสำหรับกราฟคอร์ดัล[ 3 ]สำหรับกราฟคอร์ดัลที่แข็งแกร่ง ความเท่าเทียมกันเดียวกันนี้เป็นจริง เนื่องจากจำนวนการ ครอบงำเศษส่วนเท่ากับจำนวนการครอบงำสำหรับกราฟดังกล่าว[ 2 ]
สำหรับกราฟโคกราฟจำนวนการครอบงำแบบอิสระมีลักษณะเฉพาะที่เรียบง่าย:เท่ากับจำนวนส่วนประกอบที่เชื่อมต่อกันของ[ 2 ]สิ่งนี้เป็นผลมาจากโครงสร้างแบบเรียกซ้ำของโคกราฟในฐานะการเชื่อมต่อและการรวมกัน: ในการเชื่อมต่อเซตอิสระสูงสุดใดๆ จะบรรจุอยู่ในองค์ประกอบหนึ่ง และสามารถถูกครอบงำโดยจุดยอดเดียวจากองค์ประกอบอื่นได้ ทำให้ได้ในสหภาพตัวเลขการครอบงำความเป็นอิสระจะรวมกัน[ 2 ]
ความซับซ้อนในการคำนวณ
การคำนวณจำนวนการครอบงำแบบอิสระเป็นปัญหา NP-completeสำหรับกราฟหลายประเภท รวมถึงกราฟคอร์ดัล (เนื่องจากการครอบงำเป็นปัญหา NP-complete อยู่แล้วสำหรับกราฟคอร์ดัล) และกราฟสองส่วนนอกจากนี้ การตัดสินใจว่า... ก็เป็นปัญหา NP-complete เช่นกันสำหรับกราฟคอร์ดอ่อน [ 4 ]
ในทางกลับกัน อัลกอริทึมเวลาพหุนามมีอยู่สำหรับคลาสกราฟที่จำกัดบางคลาส: [ 2 ]
- กราฟคอร์ดที่แข็งแกร่ง
- กราฟที่สืบทอดระยะทาง (และโดยทั่วไป กราฟที่มีความกว้างอันดับ จำกัด ) ในเวลา
- กราฟการเรียงสับเปลี่ยนในเวลาพหุนาม
- กราฟของtreewidth ที่มีขอบเขต ในเวลา
สำหรับกราฟทั่วไป มีอัลกอริธึมที่แม่นยำซึ่งใช้เวลาในการประมวลผลแบบเลขชี้กำลังเวลา อัลกอริทึมนี้จะแจงนับเซตอิสระสูงสุด ทั้งหมด (ซึ่งมีอย่างมากที่สุด)โดยขอบเขต Moon–Moser ) และค้นหาเซตครอบงำขั้นต่ำสำหรับแต่ละรายการโดยใช้กลยุทธ์การแตกกิ่งรวมกับการจับคู่สูงสุด[ 2 ]
การประมาณค่า
สำหรับกราฟระนาบมีแผนการประมาณค่าแบบพหุนามเวลา (PTAS) โดยใช้เทคนิคการแยกชั้นของ Baker: [ 2 ]สำหรับทุกมีอัลกอริทึมแบบใช้เวลาเชิงเส้นที่คำนวณค่าอย่างน้อยได้วิธีการนี้แบ่งจุดยอดออกเป็นชั้นๆ โดยอาศัยการฝังตัวในระนาบ ลบชั้นที่เป็นคาบเพื่อสร้างกราฟที่มีความกว้างของต้นไม้ที่จำกัด และใช้ขั้นตอนวิธีความกว้างของต้นไม้ที่จำกัดที่แม่นยำกับแต่ละส่วน
จำนวนการครอบงำแบบอิสระสองฝ่าย
จำนวนการครอบงำแบบอิสระสองฝ่ายของกราฟคือค่าสูงสุด เหนือเซตอิสระทั้งหมดของของเซตอิสระที่เล็กที่สุดที่ครอบงำความสัมพันธ์ต่อไปนี้ใช้ได้กับกราฟใดๆ: ที่ไหนคือจำนวนการครอบงำที่เป็นอิสระ