stringtranslate.com

График сопоставимости

В теории графов граф сравнимости — это неориентированный граф , соединяющий пары элементов, сравнимых друг с другом в частичном порядке . Графы сравнимости также называются транзитивно ориентируемыми графами , частично упорядочиваемыми графами , графами включений [ 1] и графами делителей . [2] Граф несравнимости — это неориентированный граф , соединяющий пары элементов, не сравнимых друг с другом, в частичном порядке .

Определения и характеристика

Диаграмма Хассе частичного множества (слева) и его граф сравнимости (справа)
Один из запрещенных индуцированных подграфов графа сравнимости. Обобщенный цикл a–b–d–f–d–c–e–c–b–a в этом графе имеет нечетную длину (девять), но не имеет треугольных хорд.

Для любого строгого частично упорядоченного множества ( S ,<) граф сравнения ( S , <) — это граф ( S , ⊥) , вершины которого являются элементами S , а ребра — теми парами { u , v } элементы такие, что u < v . То есть для частично упорядоченного набора возьмите ориентированный ациклический граф , примените транзитивное замыкание и удалите ориентацию.

Эквивалентно, граф сравнимости — это граф, который имеет транзитивную ориентацию , [3] назначение направлений ребрам графа (т. е. ориентацию графа) такое, что отношение смежности результирующего ориентированного графа является транзитивным : всякий раз, когда существует существуют направленные ребра ( x , y ) и ( y , z ) , должно существовать ребро ( x , z ) .

Любой конечный частичный порядок можно представить как семейство множеств, такое что x < y в частичном порядке, если набор, соответствующий x , является подмножеством набора, соответствующего y . Таким образом, можно показать, что графы сравнимости эквивалентны графам вложенности семейств множеств; то есть граф с вершиной для каждого множества в семействе и ребром между двумя множествами, если одно из них является подмножеством другого. [4] Альтернативно, можно представить частичный порядок семейством целых чисел , таким образом, что x < y всякий раз, когда целое число, соответствующее x, является делителем целого числа, соответствующего y . Из-за этой конструкции графы сравнимости также называются графами делителей. [2]

Графы сравнимости можно охарактеризовать как графы, в которых для каждого обобщенного цикла (см. ниже) нечетной длины можно найти ребро ( x , y ) , соединяющее две вершины, находящиеся на расстоянии два в цикле. Такое ребро называется треугольной хордой . В этом контексте обобщенный цикл определяется как замкнутый обход , который использует каждое ребро графа не более одного раза в каждом направлении. [5] Графы сравнимости также можно охарактеризовать списком запрещенных индуцированных подграфов . [6]

Связь с другими семействами графов

Каждый полный граф является графом сравнимости, графом сравнимости полного порядка . Все ациклические ориентации полного графа транзитивны. Любой двудольный граф также является графом сравнимости. Ориентация ребер двудольного графа от одной стороны двудольного графа к другой приводит к транзитивной ориентации, соответствующей частичному порядку высоты два. Как заметил Сеймур (2006), каждый граф сравнимости, который не является ни полным, ни двудольным, имеет косое разбиение .

Дополнением любого интервального графа является граф сравнимости. Отношение сравнимости называется интервальным порядком . Интервальные графы — это именно хордальные графы, имеющие дополнения к графам сравнимости. [7]

Граф перестановок — это граф включения на множестве интервалов. [8] Таким образом, графы перестановок являются еще одним подклассом графов сравнимости.

Тривиально совершенные графы — это графы сравнимости корневых деревьев . [9] Кографы можно охарактеризовать как графы сравнимости последовательно-параллельных частичных порядков ; таким образом, кографы также являются графами сравнимости. [10]

Пороговые графики — это еще один особый вид графов сопоставимости.

Любой граф сравнимости совершенен . Совершенство графов сравнимости — теорема Мирского , а совершенство их дополнений — теорема Дилворта ; эти факты вместе с теоремой об идеальном графике могут быть использованы для доказательства теоремы Дилворта из теоремы Мирского или наоборот. [11] Точнее, графы сравнимости — это идеально упорядочиваемые графы , подкласс идеальных графов: жадный алгоритм раскраски для топологического упорядочения транзитивной ориентации графа оптимально раскрасит их. [12]

Дополнением каждого графа сравнимости является строковый граф . [13]

Алгоритмы

Транзитивную ориентацию графа, если она существует, можно найти за линейное время. [14] Однако алгоритм для этого присваивает ориентации ребрам любого графа, поэтому для выполнения задачи проверки того, является ли граф графом сравнимости, необходимо проверить, является ли результирующая ориентация транзитивной, - проблема, доказуемо эквивалентная в сложность умножения матриц .

Поскольку графы сравнимости совершенны, многие проблемы, которые сложны для более общих классов графов, включая раскраску графов и проблему независимого множества , могут быть решены за полиномиальное время для графов сопоставимости.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Голуббик (1980), с. 105; Брандштедт, Le & Spinrad (1999), с. 94.
  2. ^ ab Chartrand et al. (2001).
  3. ^ Гуила-Хури (1962); см. Brandstädt, Le & Spinrad (1999), теорема 1.4.1, с. 12. Хотя ориентации, исходящие из частичных порядков, ацикличны , нет необходимости включать ацикличность в качестве условия этой характеристики.
  4. ^ Уррутия (1989); Троттер (1992); Брандштедт, Ле и Спинрад (1999), раздел 6.3, стр. 94–96.
  5. ^ Гуила-Ури (1962) и Гилмор и Хоффман (1964). См. также Брандштедт, Ле и Спинрад (1999), теорема 6.1.1, с. 91.
  6. ^ Галлай (1967); Троттер (1992); Брандштедт, Le & Spinrad (1999), с. 91 и с. 112.
  7. ^ Транзитивная ориентируемость дополнений графа интервалов была доказана Гуила-Хури (1962); Характеристика интервальных графов принадлежит Гилмору и Хоффману (1964). См. также Golumbic (1980), подп. 1.3, стр. 15–16.
  8. ^ Душник и Миллер (1941). Брандштедт, Ле и Спинрад (1999), теорема 6.3.1, с. 95.
  9. ^ Брандштедт, Ле и Спинрад (1999), теорема 6.6.1, с. 99.
  10. ^ Брандштедт, Ле и Спинрад (1999), следствие 6.4.1, с. 96; Юнг (1978).
  11. ^ Голумбик (1980), теоремы 5.34 и 5.35, с. 133.
  12. ^ Маффрей (2003).
  13. ^ Голумбик, Ротем и Уррутия (1983) и Ловас (1983). См. также Fox & Pach (2012).
  14. ^ МакКоннелл и Спинрад (1997); см. Brandstädt, Le & Spinrad (1999), с. 91.

Рекомендации