กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 2 นาที

เส้นรอบวง (ทฤษฎีกราฟ)

ในทฤษฎีกราฟเส้นรอบวงของกราฟแบบไม่มีทิศทางคือความยาวของวงจรที่สั้นที่สุดที่อยู่ในกราฟ[ 1 ]หากกราฟไม่มีวงจรใดๆ (นั่นคือ เป็นป่า ) เส้นรอบวงของกราฟจะถูกกำหนดให้เป็นอนันต์[ 2 ]...

เส้นรอบวง (ทฤษฎีกราฟ)

ในทฤษฎีกราฟเส้นรอบวงของกราฟแบบไม่มีทิศทางคือความยาวของวงจรที่สั้นที่สุดที่อยู่ในกราฟ[ 1 ]หากกราฟไม่มีวงจรใดๆ (นั่นคือ เป็นป่า ) เส้นรอบวงของกราฟจะถูกกำหนดให้เป็นอนันต์[ 2 ] ตัวอย่างเช่น วงจร 4 วง (สี่เหลี่ยมจัตุรัส) มีเส้นรอบวง 4 ตารางกริดมีเส้นรอบวง 4 เช่นกัน และตาข่ายสามเหลี่ยมมีเส้นรอบวง 3 กราฟที่มีเส้นรอบวงสี่หรือมากกว่านั้นเรียกว่ากราฟที่ไม่มีสามเหลี่ยม

กรง

กราฟลูกบาศก์ (จุดยอดทั้งหมดมีดีกรีสาม) ที่มีเส้นรอบวงgที่เล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เรียกว่าg - cage (หรือเป็น(3, g ) -cage) กราฟ Petersenเป็น 5-cage ที่ไม่ซ้ำกัน (เป็นกราฟลูกบาศก์ที่มีเส้นรอบวง 5 ที่เล็กที่สุด) กราฟ Heawoodเป็น 6-cage ที่ไม่ซ้ำกันกราฟ McGeeเป็น 7-cage ที่ไม่ซ้ำกัน และTutte eight cageเป็น 8-cage ที่ไม่ซ้ำกัน[ 3 ]อาจมี cages หลายแบบสำหรับเส้นรอบวงที่กำหนด ตัวอย่างเช่น มี 10-cage ที่ไม่สมมาตรกันสามแบบ แต่ละแบบมี 70 จุดยอด ได้แก่Balaban 10-cage , กราฟ HarriesและกราฟHarries–Wong

เส้นรอบวงและการระบายสีกราฟ

สำหรับจำนวนเต็มบวก gและχใดๆจะมีกราฟที่มีเส้นรอบวงอย่างน้อยgและจำนวนสีอย่างน้อยχ อยู่ ตัวอย่างเช่นกราฟ Grötzschไม่มีรูปสามเหลี่ยมและมีจำนวนสี 4 และการทำซ้ำ การสร้างแบบ Mycielskianที่ใช้ในการสร้างกราฟ Grötzsch จะสร้างกราฟที่ไม่มีรูปสามเหลี่ยมที่มีจำนวนสีมากตามอำเภอใจPaul Erdősเป็นคนแรกที่พิสูจน์ผลลัพธ์ทั่วไปโดยใช้วิธีความน่าจะเป็น [ 4 ] กล่าวโดยละเอียด เขาแสดงให้เห็นว่ากราฟสุ่มบน จุดยอด nจุด ซึ่งสร้างขึ้นโดยการเลือกอย่างอิสระว่าจะรวมขอบแต่ละขอบหรือไม่ด้วยความน่าจะเป็นn (1– g )/ g จะมีค่า อย่างมากที่สุดด้วยความน่าจะเป็นที่เข้าใกล้ 1 เมื่อ n เข้าสู่ค่าอนันต์n/2วงจรที่มีความยาวgหรือน้อยกว่า แต่ไม่มีชุดขนาด ที่เป็น อิสระn/2kดังนั้นการลบจุดยอดหนึ่งจุดออกจากแต่ละวงจรสั้น จะทำให้ได้กราฟที่มีขนาดเล็กลง โดยมีเส้นรอบวงมากกว่าgซึ่งแต่ละชั้นสีของการระบายสีจะต้องมีขนาดเล็ก และด้วยเหตุนี้จึงต้องใช้สีอย่างน้อยkสีในการระบายสีใดๆ

กราฟที่ชัดเจนแต่มีขนาดใหญ่ที่มีเส้นรอบวงและจำนวนสีสูงสามารถสร้างได้เป็นกราฟ Cayley บางประเภท ของกลุ่มเชิงเส้นเหนือฟิลด์จำกัด [ 5 ] กราฟ Ramanujanที่น่าทึ่งเหล่านี้ยังมีสัมประสิทธิ์การขยายตัวขนาดใหญ่อีกด้วย

เส้นรอบวงคี่และเส้นรอบวงคู่ของกราฟ คือ ความยาวของวัฏจักรคี่ที่สั้นที่สุดและวัฏจักรคู่ที่สั้นที่สุด ตามลำดับ

เดอะเส้นรอบวงของกราฟคือความยาวของที่ยาวที่สุด(แบบง่าย) ไม่ใช่วัฏจักรที่สั้นที่สุด

เมื่อพิจารณาว่าความยาวที่น้อยที่สุดของวัฏจักรที่ไม่ใช่วัฏจักรธรรมดา เส้นรอบวงจึงสามารถสรุปได้ตามธรรมชาติว่าเป็นซิสโตลที่ 1 หรือซิสโตลที่สูงกว่าในเรขาคณิตซิสโต

เส้นรอบวงเป็นแนวคิดคู่ขนานกับการเชื่อมต่อขอบในแง่ที่ว่าเส้นรอบวงของกราฟระนาบคือการเชื่อมต่อขอบของกราฟคู่ขนานและในทางกลับกัน แนวคิดเหล่านี้รวมกันเป็นหนึ่งเดียวในทฤษฎีแมทรอยด์โดยเส้นรอบวงของแมทรอยด์ซึ่งเป็นขนาดของเซตที่ขึ้นอยู่กันที่เล็กที่สุดในแมทรอยด์ สำหรับแมทรอยด์กราฟิกเส้นรอบวงของแมทรอยด์จะเท่ากับเส้นรอบวงของกราฟพื้นฐาน ในขณะที่สำหรับแมทรอยด์โคกราฟิก เส้นรอบวงจะเท่ากับการเชื่อมต่อขอบ[ 6 ]

การคำนวณ

เส้นรอบวงของกราฟแบบไม่มีทิศทางสามารถคำนวณได้โดยการค้นหาแบบกว้างจากแต่ละโหนด โดยมีความซับซ้อนเท่ากับโดยที่คือจำนวนจุดยอดของกราฟ และคือจำนวนขอบ[ 7 ]การเพิ่มประสิทธิภาพในทางปฏิบัติคือการจำกัดความลึกของการค้นหาแบบกว้างให้ขึ้นอยู่กับความยาวของวงจรที่เล็กที่สุดที่ค้นพบจนถึงปัจจุบัน[ 8 ]มีอัลกอริทึมที่ดีกว่าในกรณีที่เส้นรอบวงเป็นเลขคู่[ 9 ]และเมื่อกราฟเป็นระนาบ[ 10 ]ในแง่ของขอบเขตล่าง การคำนวณเส้นรอบวงของกราฟนั้นยากอย่างน้อยเท่ากับการแก้ปัญหาการค้นหาสามเหลี่ยมบนกราฟ

เอกสารอ้างอิง

  1. R. Diestel,ทฤษฎีกราฟ , หน้า 8. ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 3, Springer-Verlag, 2005
  2. ไวส์สไตน์, เอริค ดับเบิลยู. , "เส้นรอบวง" , MathWorld
  3. โบรเวอร์, แอนดรีส์ อี. , เคจส์เอกสารเสริมอิเล็กทรอนิกส์สำหรับหนังสือDistance-Regular Graphs (Brouwer, Cohen, และ Neumaier 1989, Springer-Verlag)
  4. Erdős, Paul (1959), "ทฤษฎีกราฟและความน่าจะเป็น", Canadian Journal of Mathematics , 11 : 34–38 , doi : 10.4153/CJM-1959-003-9 , S2CID 122784453 .
  5. Davidoff, Giuliana ; Sarnak, Peter ; Valette, Alain (2003), ทฤษฎีจำนวนเบื้องต้น ทฤษฎีกลุ่ม และกราฟรามานุจัน , London Mathematical Society Student Texts, เล่มที่55, Cambridge University Press, Cambridge, doi : 10.1017/CBO9780511615825 , ISBN  0-521-82426-5, MR 1989434 
  6. Cho, Jung Jin; Chen, Yong; Ding, Yu (2007), "เกี่ยวกับเส้นรอบวง (ร่วม) ของเมทริกซ์ที่เชื่อมต่อ", Discrete Applied Mathematics , 155 (18): 2456– 2470, doi : 10.1016/j.dam.2007.06.015 , MR 2365057 .
  7. "คำถามที่ 3: การคำนวณเส้นรอบวงของกราฟ" (PDF) . เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อวันที่ 29 สิงหาคม 2560 . เรียกดูเมื่อวันที่ 22 กุมภาพันธ์ 2566 .
  8. โวลเคล, คริสตอฟ เดอร์, หลุยส์ อับราฮัม และฟินน์ (2016-11-06) “รอบที่สั้นที่สุด” . ลองอัลโก สืบค้นเมื่อ2023-02-22 .{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list ( link )
  9. "ds.algorithms - อัลกอริทึมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการหาเส้นรอบวงของกราฟแบบเบาบาง?" Theoretical Computer Science Stack Exchange สืบค้นเมื่อ2023-02-22
  10. Chang, Hsien-Chih; Lu, Hsueh-I. (2013). "การคำนวณเส้นรอบวงของกราฟระนาบในเวลาเชิงเส้น" SIAM Journal on Computing . 42 (3): 1077– 1094. arXiv : 1104.4892 . doi : 10.1137/110832033 . ISSN 0097-5397 . S2CID 2493979 .  

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ เส้นรอบวง (ทฤษฎีกราฟ)

ในทฤษฎีกราฟเส้นรอบวงของกราฟแบบไม่มีทิศทางคือความยาวของวงจรที่สั้นที่สุดที่อยู่ในกราฟ[ 1 ]หากกราฟไม่มีวงจรใดๆ (นั่นคือ เป็นป่า ) เส้นรอบวงของกราฟจะถูกกำหนดให้เป็นอนันต์[ 2 ]...

กรง

กราฟลูกบาศก์ (จุดยอดทั้งหมดมีดีกรีสาม) ที่มีเส้นรอบวงgที่เล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เรียกว่าg - cage (หรือเป็น(3, g ) -cage) กราฟ Petersenเป็น 5-cage ที่ไม่ซ้ำกัน (เป็นกราฟลูกบาศก์ที่มีเส้นรอบวง 5 ที่เล็กที่สุด) กราฟ Heawoodเป็น 6-cage ที่ไม่ซ้ำกันกราฟ...

เส้นรอบวงและการระบายสีกราฟ

สำหรับจำนวนเต็มบวก gและχใดๆจะมีกราฟที่มีเส้นรอบวงอย่างน้อยgและจำนวนสีอย่างน้อยχ อยู่ ตัวอย่างเช่นกราฟ Grötzschไม่มีรูปสามเหลี่ยมและมีจำนวนสี 4 และการทำซ้ำ การสร้างแบบ Mycielskianที่ใช้ในการสร้างกราฟ Grötzsch...

แนวคิดที่เกี่ยวข้อง

เส้นรอบวงคี่และเส้นรอบวงคู่ของกราฟ คือ ความยาวของวัฏจักรคี่ที่สั้นที่สุดและวัฏจักรคู่ที่สั้นที่สุด ตามลำดับเดอะเส้นรอบวงของกราฟคือความยาวของที่ยาวที่สุด(แบบง่าย) ไม่ใช่วัฏจักรที่สั้นที่สุดเมื่อพิจารณาว่าความยาวที่น้อยที่สุดของวัฏจักรที่ไม่ใช่วัฏจักรธรรมดา...