Раскраска заболеваемости
В теории графов раскраска обычно подразумевает присвоение вершинам , ребрам или граням графа . меток — Раскраска инцидентности это специальная разметка графа , при которой каждому инцидентности ребра с вершиной присваивается цвет при определенных ограничениях.
Определения
[ редактировать ]Ниже G обозначает простой граф с непустым множеством вершин (непустым) V ( G ), множеством ребер E ( G ) и максимальной степенью Δ( G ).
Определение. Инциденция где определяется как пара ( v , e ), является конечной точкой Проще говоря, говорят, что вершина v инцидентна ребру e . Два инцидентности ( v , e ) и ( u , f ) называются смежными или соседними , если выполняется одно из следующих условий:
- v знак равно ты , е ≠ ж
- знак е равно ж , v ≠ ты
- е знак равно { v , ты }, ж знак равно { ты , ш } и v ≠ ш .
Определение. Пусть I ( G множество всех инцидентностей G. ) — Раскраска инцидентности G — это функция который принимает разные значения в соседних инцидентностях (мы используем упрощенное обозначение c ( v , u ) используется вместо c (( v , e )).) Минимальное количество цветов, необходимое для раскраски инцидентности графа G, известно как хроматическое число падения или число окраски падения G , представленное как Это обозначение было введено Дженнифер Дж. Куинн Мэсси и Ричардом А. Бруальди в 1993 году.
История
[ редактировать ]Концепция раскраски инцидентности была введена Бруальди и Мэсси в 1993 году, которые ограничили ее с помощью Δ( G ). Первоначально было выяснено хроматическое число инцидентности деревьев, полных двудольных графов и полных графов. Они также предположили, что все графы могут иметь раскраску инцидентности с использованием Δ( G ) + 2 цветов (гипотеза раскраски инцидентности — ICC). Эта гипотеза была опровергнута Гуйдули, который показал, что концепция раскраски падения представляет собой случай направленной звездной древесности, [1] представлены Алоном и Алгором. Его встречный пример показал, что хроматическое число падения не превышает Δ( G ) + O(log Δ( G )). [2]
Чен и др. нашел хроматическое число инцидентностей путей , вееров, циклов , колес, полного трехдольного графа и добавления реберных колес. Несколько лет спустя Шиу и др. показал, что эта гипотеза верна для некоторых кубических графов, таких как кубические гамильтоновы графы. Он показал, что в случае внешнепланарного графа максимальной степени 4 хроматическое число инцидентности не равно 5. В настоящее время установлены границы хроматического числа инцидентности различных классов графов.
Основные результаты
[ редактировать ]- Предложение.
Доказательство. Пусть v — вершина максимальной степени Δ в G . Позволять — ребра, инцидентные вершине v . Учитывать Мы видим, что каждая пара инцидентов ∆ + 1, т. е. является добрососедским. Поэтому эти случаи необходимо раскрасить разными цветами.
Оценка достигается деревьями и полными графами:
- Если G — полный граф хотя бы с двумя вершинами, то
- Если G — дерево хотя бы с двумя вершинами, то
Основные результаты были доказаны Бруальди и Мэсси (1993). Шиу, Сунь и Ву предложили некоторые необходимые условия для графа, удовлетворяющего
- Хроматическое число инцидентности полного двудольного графа при m ≥ n ≥ 2 равно m + 2.
- и
Раскраска инцидентности некоторых классов графов
[ редактировать ]Сетки
[ редактировать ]Введено несколько алгоритмов для обеспечения раскраски сеток. [3] такие как квадратные сетки , сотовые сетки и шестиугольные сетки. Эти алгоритмы являются оптимальными. Для каждой сетки цвета падения могут быть созданы за линейное время с наименьшим количеством цветов. Установлено, что ∆( G для раскраски падений квадратных, сотовых и шестиугольных сеток требуется ) + 1 цветов.
- Хроматическое число падения квадратной сетки равно 5.
- Хроматическое число падения шестиугольной сетки равно 7.
- Хроматическое число падения сотовой сетки равно 4.
Графики Халина
[ редактировать ]Чен, Ван и Панг доказали, что если G — граф Халина с ∆( G ) > 4, то Для графов Халина с ∆( G ) = 3 или 4 Цзин-Чжэ Цюй показал будет 5 или 6 соответственно. Является ли число раскраски инцидентности графов Халина низкой степени Δ( G ) + 1, до сих пор остается нерешенной проблемой.
Шиу и Сунь доказали каждый кубический граф Халина, кроме имеет раскраску инцидентности с Δ( G ) + 2 цвета. Су, Мэн и Го распространили этот результат на все псевдо-халинские графы.
Если граф Халина G содержит дерево T , то [4]
k-вырожденные графы
[ редактировать ]Д. Л. Чен, PCB Лам и В. К. Шиу выдвинули гипотезу, что хроматическое число инцидентности кубического графа G не превосходит ∆( G ) + 2. Они доказали это для некоторых кубических графов, таких как гамильтоновы кубические графы. На основе этих результатов М. Х. Долама, Э. Сопена и X. Чжу (2004) изучили классы графов, для которых ограничен ∆( G ) + c , где c — некоторая фиксированная константа. [5] Граф называется k -порожденным, если для каждого подграфа H группы G минимальная степень H не превосходит k .
- Хроматическое число инцидентности k -вырожденных графов G не превосходит ∆( G ) + 2 k − 1.
- Хроматическое число инцидентности K 4 минорных свободных графов G не превосходит ∆( G ) + 2 и образует жесткую границу.
- Хроматическое число инцидентности планарного графа G не превосходит ∆( G ) + 7.
Внепланарные графы
[ редактировать ]Рассмотрим внешнепланарный граф G с разрезанной вершиной v такой, G – v является объединением что и . Позволять (соответственно ) — индуцированный подграф вершины v и вершин (соответственно ). Затем это максимум из и где степень вершины v в G. —
Хроматическое число инцидентности внешнепланарного графа G не превышает ∆( G ) + 2. В случае внешнепланарных графов с ∆( G ) > 3 хроматическое число инцидентности равно ∆( G ) + 1.
Поскольку внешнепланарные графы являются K 4 -минорными графами, они допускают (Δ + 2, 2)-раскраску инцидентности. [5] [6] Решение для хроматического числа инцидентности внешнепланарного графа G, имеющего Δ( G ) = 3 и 2-связного внешнепланарного графа, остается открытым вопросом.
Хордальные кольца
[ редактировать ]Хордальные кольца представляют собой разновидности кольцевых сетей. Использование хордальных колец в коммуникации очень широко распространено из-за их преимуществ перед сетями взаимосвязей с кольцевой топологией и другими анализируемыми структурами, такими как сетки, гиперкубы, графы Кэли и т. д. Арден и Ли. [7] первым предложил хордальное кольцо степени 3, то есть сеть с кольцевой структурой, в которой каждый узел имеет дополнительную связь, известную как хорда, с каким-либо другим узлом в сети. Распределенные петлевые сети представляют собой хордальные кольца степени 4, которые строятся путем добавления двух дополнительных хорд в каждую вершину кольцевой сети.
Хордальное кольцо на N узлах и длине хорды d , обозначаемое CR ( N , d ), представляет собой граф, определяемый как:
Эти графы изучаются в связи с их применением в общении. Кунг-Фу Дин, Кунг-Джуй Пай и Ро-Ю Ву изучали раскраску хордальных колец. [8] Сформулировано несколько алгоритмов для определения хроматического числа инцидентности хордальных колец. Основные выводы:
Силы циклов
[ редактировать ]Кеайтсуда Накпрасит и Киттикорн Накпрасит изучали раскраску падения степеней циклов. Если 2 k + 1 ≥ n, то поэтому предположим, что n > 2 k + 1, и напишем:
Их результаты можно резюмировать следующим образом: [9]
Связь с гипотезой о раскраске инцидентности определяется наблюдением, что
Связь между хроматическим числом инцидентности и числом доминирования графа
[ редактировать ]- Предложение. [10] Пусть G — простой связный граф порядка n , размера m и числа доминирования. Затем
Доказательство. Сформируйте орграф D ( G ) из графа G , разделив каждое ребро G на 2 дуги в противоположных направлениях. Мы видим, что общее количество дуг в D ( G ) равно 2 м . По словам Гуйдули, [2] раскраска инцидентности G эквивалентна правильной раскраске орграфа D ( G ), где 2 различные дуги и смежны, если выполнено одно из следующих условий: (i) u = x ; (ii) v = x или y = u . По определению смежности дуг независимый набор дуг в D ( G ) представляет собой звездный лес. Следовательно, максимальный независимый набор дуг представляет собой максимальный звездный лес . Это означает, что по крайней мере необходимы классы цвета. [10]
Это соотношение широко использовалось при описании -регулярных графов ( r + 1)-инцидентности раскрашиваемых r . Основной результат по раскраске инцидентности r -регулярных графов таков: если граф G является r-регулярным графом , то тогда и только тогда, когда V ( G ) — дизъюнктное объединение r +1 доминирующих множеств . [10]
Раскраска интервальной заболеваемости
[ редактировать ]Определение. Конечное подмножество является интервалом тогда и только тогда, когда он содержит все числа между минимумом и максимумом.
Определение. Пусть c — раскраска инцидентности G и определим
Интервальная раскраска инцидентности графа G — это раскраска инцидентности c такая, что для каждой вершины v графа G множество является интервалом. [11] [12] Число окраски интервальной инцидентности G инцидентности — это минимальное количество цветов, используемых для окраски интервальной G . Это обозначается Ясно, что Если бы только цвета используются для раскраски интервала падения, тогда он называется минимальным.
Понятие интервальной окраски инцидентности было введено А. Малафиейской, Р. Янчевским и М. Малафейским. Они доказали для двудольных графов. [13] В случае регулярных двудольных графов равенство имеет место. Субкубические двудольные графы допускают интервальную раскраску с использованием четырех, пяти или шести цветов. Они также доказали, что 5-раскраска инцидентности может быть решена за линейное время для двудольных графов с ∆( G ) = 4.
Раскраска дробного падения
[ редактировать ]Дробная версия инцидентной раскраски была впервые представлена Янгом в 2007 году. r -кортежная k -раскраска инцидентности графа G — это присвоение r цветов каждой инцидентности графа G из набора k цветов, так что соседние инцидентности даны непересекающиеся множества цветов. [14] По определению очевидно, что 1-кратная инцидентность k -раскраски также является инцидентностью k -раскраски.
Хроматическое число дробного падения графа G — это нижняя грань дробей. таким образом, что G допускает r -кратную инцидентность k -раскраски. Раскраска дробного падения имеет большое применение в нескольких областях информатики. На основе результатов окраски падения по Гуйдули, [2] Ян доказал, что дробное хроматическое число инцидентности любого графа не превышает Δ( G ) + 20 log Δ( G ) + 84. Он также доказал существование графов с дробным хроматическим числом инцидентности не менее Δ( G ) + Ω. (логарифм Δ( G )).
Неравенство Нордхауса – Гаддума.
[ редактировать ]Пусть G — граф с n вершинами такой, что где обозначает дополнение G . Затем [10] Эти границы точны для всех значений n .
Игра-раскраска заболеваемости
[ редактировать ]Игра-раскраска инцидентов была впервые представлена SD Andres. [15] Это инцидентная версия игры с раскраской вершин, в которой вместо вершин раскрашиваются инцидентности графа. Хроматическое число игры инцидентности — это новый параметр, определяемый как теоретико-игровой аналог хроматического числа инцидентности.
Игра заключается в том, что два игрока, Алиса и Боб, создают правильную раскраску инцидентности. Правила изложены ниже:
- Алиса и Боб раскрашивают инцидентности графа G набором k цветов.
- Они по очереди придают правильную окраску неокрашенному падению. В общем, начинается Алиса.
- В случае инцидента, который невозможно правильно раскрасить, побеждает Боб.
- Если все вхождения графа раскрашены правильно, Алиса выигрывает.
Хроматическое число игры инцидентности графа G , обозначаемое , — это наименьшее количество цветов, необходимое Алисе для победы в игре-раскраске по падению. Он объединяет идеи хроматического числа инцидентности графа и игрового хроматического числа в случае неориентированного графа. Андрес обнаружил, что верхняя граница для в случае k -вырожденных графов равно 2Δ + 4 k − 2. Эта оценка была улучшена до 2Δ + 3 k − 1 в случае графов, в которых Δ не менее 5 k . Также определяется падение игрового хроматического числа звезд, циклов и достаточно больших колес. [15] Джон Ю. Ким (2011) нашел точное хроматическое число больших путей в игре инцидентности и дал правильное доказательство результата, заявленного Андресом, относительно точного хроматического числа больших колес в игре инцидентности. [16]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Алгор И., Алон Н. (1989); « Звездная древовидность графов », Дискретная математика 75, стр. 11-22.
- ^ Jump up to: а б с Гуйдули Б. (1997); « О раскраске инцидентности и звездной древовидности графов », Дискретная математика 163, стр. 275-278.
- ^ Хуанг, CI; Ван, ЮЛ; Чунг, С.С. (2004), « Числа раскраски сеток », Компьютеры и математика с приложениями 48, стр. 1643–1649.
- ^ Ван, С.Д.; Ченг, Д.Л.; Панг, SC (2002), « Число раскраски инцидентности графов Халина и внешнепланарных графов », Discrete Mathematics 256, стр. 397–405.
- ^ Jump up to: а б Хоссейни Долама, М.; Сопена, Э.; Чжу, X. (2004), « Раскраска инцидентности k-сгенерированных графов », Discrete Mathematics 283, стр. 121–128.
- ^ Ван, С.; Сюй, Дж.; Ма, Ф.; Сюй, К. (2008), « Раскраска (Δ + 2, 2)-инцидентности внешнепланарных графов », Progress in Natural Science 18, стр. 575–578.
- ^ Арден Б.В., Ли Х. (1981); « Анализ хордальной кольцевой сети », Транзакции IEEE на компьютерах 30, стр. 291–295.
- ^ Дин К.Ф., Пай К.Дж., Ю Р. (1981); « Некоторые результаты по числу раскрасок инцидентности хордальных колец * », 32-й семинар по комбинаторной математике и теории вычислений, стр. 89-93.
- ^ Накпрасит, Кейтсуда и Накпрасит, Киттикорн (2012), « Раскраски инцидентности степеней циклов », Международный журнал чистой и прикладной математики 76 (1), стр. 143–148
- ^ Jump up to: а б с д Сан, ПК (2012), « Раскраска инцидентности регулярных графов и дополнительных графов », Тайваньский математический журнал 16, № 6, стр. 2289–2295.
- ^ Янчевский, Р.; Малафейская, А.; Малафейский, М., «Назначение интервальных длин волн в полностью оптических звездных сетях», Параллельная обработка и прикладная математика, 8-я Международная конференция, PPAM 2009, Втроцлав, Польша, 13–16 сентября 2009 г. Пересмотренные избранные статьи, часть I (Springer), стр. 11–20, doi:10.1007/978-3-642-14390-8_2, ISBN 978-3-642-14389-2
- ^ Янчевский, Р.; Малафейская, А.; Малафейский, М. (2015), « Раскраска интервального графа инцидентности », Дискретная прикладная математика 182, стр. 73–83.
- ^ Янчевский, Р.; Малафейская, А.; Малафиейский, М. (2014), « Интервальная раскраска двудольных графов », Дискретная прикладная математика 166, стр. 131–145.
- ^ Ян, Д. (2012), « Дробная раскраска инцидентности и звездная древовидность графов », Ars Combinatoria - Ватерлоо, затем Виннипег 105, стр. 213–224
- ^ Jump up to: а б Андрес, С.Д. (2009), « Хроматическое число игры инцидентности », Discrete Applied Mathematics 157, стр. 1980–1987.
- ^ Ким, JY (2011), « Хроматическое число путей и подграфов колес в игре инцидентности », Discrete Applied Mathematics 159, стр. 683–694
Дополнительные ссылки
[ редактировать ]- Майданский, М. (2005), "Гипотеза о раскраске инцидентности для графов максимальной степени 3" , Дискретная математика , т. 1, с. 292, стр. 131–141 .
- Хартке, С.Г.; Helleloid, GT (2012), «Реконструкция графа по графу инцидентности дуг», Graphs and Combinatorics , vol. 28, стр. 637–652, номер документа : 10.1007/s00373-011-1073-7 , S2CID 14656326 .
- Солнце, ПК; Шиу, WC (2012), «Неверные доказательства раскраски инцидентности» (PDF) , Discrete Mathematics , vol. 54, стр. 107–114 .
- Ли, Д; Лю, М. (2008), «Раскраска инцидентности квадратов некоторых графов» , Дискретная математика , том. 308, стр. 6575–6580 .
- Бонами, М.; Хоккард, Х.; Керджудж, С.; Распауд, А. (2015), Раскраска заболеваемости графиков с высокой максимальной средней степенью , arXiv : 1412.6803 , Bibcode : 2014arXiv1412.6803B .
- Хоссейни Долама, М.; Сопена, Э. (2005), «О максимальной средней степени и частоте хроматического числа графа» (PDF) , Discrete Mathematics and Theoretical Computer Science , vol. 7, стр. 203–216 .
- Шиу, туалет; Лам, PCP; Чен, Д.Л. (2002), «О раскраске инцидентности некоторых кубических графов» , Discrete Mathematics , vol. 252, стр. 259–266, doi : 10.1016/S0012-365X(01)00457-5 .
- Накпрасит, К. (2014), «Сильный хроматический индекс графов и подразделений» , Дискретная математика , том. 317, стр. 75–78 .
- Дин, К.Ф.; Пай, К.Дж.; Чанг, Дж. М.; Цаур, Р. (2015), «Некоторые результаты раскраски инцидентности обобщенных графов Петерсена», Интеллектуальные системы и приложения: материалы Международного компьютерного симпозиума (ICS), состоявшегося в Тайчжуне, Тайвань, 12–14 декабря 2014 г. , том. 274, IOS Press, стр. 85–91, doi : 10.3233/978-1-61499-484-8-85 .
- Лян, Л.; Гао, В. (2010), «О хроматическом числе дробного падения обобщенного тета-графа» , Журнал Чунцинского педагогического университета , том. 27, стр. 36–39 .
- Шиу, туалет; Лам, печатная плата; Чен, Д.Л. (2002), «Примечание о раскраске инцидентности для некоторых кубических графов» , Discrete Mathematics , vol. 252, стр. 259–266 .
- Солнце, ПК; Шиу, WC (2012), «Некоторые результаты по окраске падения, древесности звезд и числу доминирования» (PDF) , Австралазийский журнал комбиниторики , том. 54, стр. 107–114 .
- Ву, Дж. (2009), «Некоторые результаты о числе раскраски графа» , Discrete Mathematics , vol. 309, стр. 3866–3870 .
- Ли, Х.; Ту, Дж. (2008), «NP-полнота раскрашиваемости полукубических графов с 4 инцидентностями» , Discrete Mathematics , vol. 308, стр. 1334–1340 .
- Пай, К.Дж.; Чанг, Дж. М.; Ву, Р.Ю. (2014), «Раскраска инцидентности гиперкубов» , Theoretical Computer Science , vol. 557, стр. 59–65 .
- Пай, К.Дж.; Чанг, Дж. М.; Ву, Р.Ю. (2014), «О числе раскраски свернутых гиперкубов» , Материалы 18-й Международной конференции по компьютерным наукам и инженерии (ICSEC 2014), 30 июля — 1 августа, Кхон Каен, Таиланд , стр. 7–11 .
- Сопена, Э.; Ву, Дж (2013), «Хроматическое число инцидентности тороидальных сеток», Дискуссии Mathematicae Graph Theory , 33 (2): 315–327, arXiv : 0907.3801 , doi : 10.7151/dmgt.1663 , S2CID 1313615 .
- Андрес, С.Д. (2009). «Ошибка: Хроматическое число игры с инцидентностью» . Дискретная прикладная математика . 158 (6): 728. doi : 10.1016/j.dam.2009.11.017 .
- Шарпантье, К.; Сопена, Э. (2015), «Хроматическое число игры инцидентности (a,d)-разложимых графов» , Journal of Discrete Algorithms , vol. 31, стр. 14–25 .
- Ву, Дж.; Чжу, X. (2008), «6-расслабленное игровое хроматическое число внешнепланарных графов», Discrete Mathematics , 308 (24): 5974–5980, doi : 10.1016/j.disc.2007.11.015 .
- Мэн, X.; Го, Дж.; Су, Б. (2012), «Раскраска инцидентности псевдографов Халина» , Discrete Mathematics , 312 (22): 3276–3282, doi : 10.1016/j.disc.2012.07.024 .
- Андрес, С.Д. (2009), «Легкость орграфов на поверхностях и хроматическое число направленной игры» , Дискретная математика , том. 309, стр. 3564–3579 .
- Ли, Х.; Ту, Дж. (2008), «NP-полнота раскрашиваемости полукубических графов с 4 инцидентностями» , Discrete Mathematics , 308 (7): 1334–1340, arXiv : math/0607071 , doi : 10.1016/j.disc. 2007.03.076 , S2CID 59464 .
- Чжу, X. (1999), «Количество раскраски плоских графов в игре», Журнал комбинаторной теории, серия B , 75 (2): 245–258, doi : 10.1006/jctb.1998.1878 .
- Лю, X.; Ли, Ю. (2005), «Хроматическое число инцидентности некоторого графа», Международный журнал математики и математических наук , 1 (5): 803–813, doi : 10.1155/IJMMS.2005.803 .
- Донг, GX; Лю, XF (2014), «Количество раскраски инцидентности некоторых графов соединений» , Applied Mechanics and Materials , 602–605: 3185–3188, doi : 10.4028/www.scientific.net/AMM.602-605.3185 , S2CID 122567953 .