圖論 - 獨立集



獨立集用集合表示,其中

  • 不應該有**任何彼此相鄰的邊**。任何兩條邊之間不應該有公共頂點。

  • 不應該有**任何彼此相鄰的頂點**。任何兩個頂點之間不應該有公共邊。

獨立線集

設“G” = (V, E) 為一個圖。E 的一個子集 L 稱為“G”的獨立線集,如果 L 中的任何兩條邊都不相鄰。這樣的集合稱為獨立線集。

例子

Independent Line Set

讓我們考慮以下子集 -

L1 = {a,b}
L2 = {a,b} {c,e}
L3 = {a,d} {b,c}

在這個例子中,子集 L2 和 L3 明顯不是給定圖中的相鄰邊。它們是獨立線集。但是 L1 不是獨立線集,因為要構成獨立線集,至少需要兩條邊。

最大獨立線集

如果圖“G”的任何其他邊都不能新增到“L”,則稱獨立線集為圖“G”的最大獨立線集。

例子

Maximal Independent Line Set

讓我們考慮以下子集 -

L1 = {a, b}
L2 = {{b, e}, {c, f}}
L3 = {{a, e}, {b, c}, {d, f}}
L4 = {{a, b}, {c, f}}

L2 和 L3 是最大獨立線集/最大匹配。因為只有對於這兩個子集,才沒有機會新增任何其他不相鄰的邊。因此,這兩個子集被認為是最大獨立線集。

最大獨立線集

具有最大邊數的“G”的最大獨立線集稱為“G”的最大獨立線集。

Number of edges in a maximum independent line set of G (β1)
   = Line independent number of G
   = Matching number of G

例子

Maximum Independent Line Set

讓我們考慮以下子集 -

L1 = {a, b}
L2 = {{b, e}, {c, f}}
L3 = {{a, e}, {b, c}, {d, f}}
L4 = {{a, b}, {c, f}}

L3 是 G 的最大獨立線集,它具有最多的不相鄰邊,表示為 β1 = 3。

注意 - 對於任何沒有孤立頂點的圖 G,

α1 + β1 = 圖中頂點數 = |V|

例子

Kn/Cn/wn 的線覆蓋數,

$$\alpha 1 = \lceil\frac{n}{2}\rceil\begin{cases}\frac{n}{2}\:如果\:n\:是偶數 \\\frac{n+1}{2}\:如果\:n\:是奇數\end{cases}$$

線獨立數(匹配數)= β1 = [n/2] α1 + β1 = n。

獨立頂點集

設“G” = (V, E) 為一個圖。“V”的一個子集稱為“G”的獨立集,如果“S”中的任何兩個頂點都不相鄰。

例子

Independent Vertex Set

考慮上面圖中以下子集 -

S1 = {e}

S2 = {e, f}
S3 = {a, g, c}
S4 = {e, d}

顯然 S1 不是一個獨立頂點集,因為要獲得一個獨立頂點集,圖中至少需要兩個頂點。但這裡情況並非如此。子集 S2、S3 和 S4 是獨立頂點集,因為沒有一個頂點與子集中的任何一個頂點相鄰。

最大獨立頂點集

設“G”為一個圖,則“G”的一個獨立頂點集被稱為最大獨立頂點集,如果“G”的任何其他頂點都不能新增到“S”。

例子

Maximal Independent Vertex Set

考慮上面圖中以下子集。

S1 = {e}
S2 = {e, f}
S3 = {a, g, c}
S4 = {e, d}

S2 和 S3 是“G”的最大獨立頂點集。在 S1 和 S4 中,我們可以新增其他頂點;但在 S2 和 S3 中,我們不能新增任何其他頂點。

最大獨立頂點集

具有最大頂點數的“G”的最大獨立頂點集稱為最大獨立頂點集。

例子

Maximum Independent Vertex Set

考慮上面圖中以下子集 -

S1 = {e}
S2 = {e, f}
S3 = {a, g, c}
S4 = {e, d}

只有 S3 是最大獨立頂點集,因為它覆蓋了最多的頂點。“G”的最大獨立頂點集中的頂點數稱為 G 的獨立頂點數 (β2)。

例子

對於完全圖 Kn

頂點覆蓋數 = α2 = n−1

頂點獨立數 = β2 = 1

你有 α2 + β2 = n

在一個完全圖中,每個頂點都與其剩餘的 (n − 1) 個頂點相鄰。因此,Kn 的最大獨立集只包含一個頂點。

因此,β2=1

並且 α2=|v| − β2 = n-1

注意 - 對於任何圖“G” = (V, E)

  • α2 + β2 = |v|
  • 如果“S”是“G”的一個獨立頂點集,則 (V – S) 是 G 的頂點覆蓋。
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