ปัญหาความสัมพันธ์ที่เท่าเทียมกันครอบคลุม (ในทฤษฎีกราฟ)


10

ความสัมพันธ์ที่เท่าเทียมกันบนเซตจุดสุดยอดที่ จำกัด สามารถแสดงด้วยกราฟที่ไม่ได้บอกทิศทางซึ่งเป็นสหภาพที่แยกออกจากกัน ชุดจุดสุดยอดแสดงให้เห็นถึงองค์ประกอบและขอบแสดงให้เห็นว่าทั้งสององค์ประกอบจะเทียบเท่า

ถ้าฉันมีกราฟและกราฟเราบอกว่าถูกปกคลุมด้วยถ้าชุดของขอบของเท่ากับชุดของขอบของ, ชุดขอบของไม่จำเป็นต้องแยกออก โปรดทราบว่ากราฟที่ไม่ได้บอกทิศทางใด ๆสามารถครอบคลุมได้โดยมีจำนวนเท่ากันของความสัมพันธ์ที่เท่ากันGG1,…,GkGG1,…,GkGG1,…,GkG1,…,GkG

ฉันมีคำถามหลายข้อ:

  • สิ่งที่สามารถพูดได้เกี่ยวกับความสัมพันธ์จำนวนเท่ากันที่น้อยที่สุดที่จำเป็นสำหรับการครอบคลุมกราฟ ?G
  • เราจะคำนวณจำนวนขั้นต่ำนี้ได้อย่างไร?
  • เราจะคำนวณการครอบคลุมขั้นต่ำที่ชัดเจนของอย่างไรเช่นชุดของความสัมพันธ์ที่เท่าเทียมซึ่งมีขนาดน้อยที่สุดและครอบคลุมใดGG
  • ปัญหานี้มีแอปพลิเคชันนอกเหนือจากโลจิคัลพาร์ติชัน ( คู่ของตรรกะของชุดย่อย ) หรือไม่?
  • ปัญหานี้มีชื่อที่ยอมรับแล้วหรือไม่?

จากความเข้าใจผิดต่างๆที่ระบุโดยความคิดเห็นต่อไปนี้เป็นภาพบางส่วนที่แสดงให้เห็นถึงแนวคิดเหล่านี้ หากคุณมีความคิดที่จะเข้าใจคำศัพท์ได้ง่ายขึ้น (แทนที่จะเป็น "ปก", "ความสัมพันธ์ที่เท่าเทียมกัน", "disjoint union of cliques" และ "ไม่จำเป็นต้องแยกจากกัน" ชุดของขอบ) อย่าลังเลที่จะแจ้งให้เราทราบ

นี่คือภาพของกราฟและความสัมพันธ์หนึ่งอันที่ครอบคลุม: กราฟและหนึ่งความสัมพันธ์ที่เท่าเทียมกันครอบคลุมมัน

นี่คือภาพของกราฟและความสัมพันธ์ที่เท่าเทียมกันสองตัวที่ครอบคลุม: กราฟและความสัมพันธ์ที่เท่ากันสองค่าครอบคลุมมัน
มันควรจะค่อนข้างชัดเจนว่าต้องมีความสัมพันธ์อย่างน้อยสองความสัมพันธ์

นี่คือรูปภาพของกราฟและความสัมพันธ์ที่เท่าเทียมกันสามค่าที่ครอบคลุม: กราฟและความสัมพันธ์ที่เท่าเทียมกันสามค่าที่ครอบคลุม
มันชัดเจนน้อยกว่าว่าต้องมีความสัมพันธ์อย่างเท่าเทียมกันอย่างน้อยสามอย่าง Lemma 1.9 จากDual of the Logic of Subsetsสามารถนำมาใช้เพื่อแสดงให้เห็นว่านี่เป็นเรื่องจริง ลักษณะทั่วไปของบทแทรกนี้ไปยังการดำเนินการ nand ที่มีมากกว่าสองอินพุตเป็นแรงจูงใจสำหรับคำถามนี้


1
มันเป็นที่รู้จักกันดีNP-สมบูรณ์ปัญหา en.wikipedia.org/wiki/Clique_cover_problem
— gardenhead

@StephenBly บางทีมันอาจเป็นปัญหาที่รู้จักกันดี แต่ลิงค์ wikipedia ที่คุณให้ไว้ไม่ได้ช่วยฉันจริงๆ บทความนี้กล่าวถึงปัญหาการปกคลุมจุดยอด แต่คำถามที่นี่เกี่ยวข้องกับปัญหาการปกคลุมขอบ โปรดทราบด้วยว่าความสัมพันธ์ที่เท่าเทียมกันไม่ใช่กลุ่ม แต่เป็นการรวมกลุ่มของกลุ่มที่แยกออกจากกัน
— โทมัสคลิมเพล

คุณหมายถึงความสัมพันธ์ที่เท่าเทียมกันคือการรวมกันของกลุ่มคนโบราณ? ชุดจุดสุดยอดแสดงให้เห็นถึงองค์ประกอบและขอบแสดงให้เห็นว่าทั้งสององค์ประกอบจะเทียบเท่า หากนั่นไม่ใช่ตัวแทนที่คุณใช้งานอยู่คุณควรทำให้ชัดเจน
— Gardenhead

3
@ StephenBly ฉันไม่คิดว่ามันเป็นปัญหาเดียวกันปัญหา cover clique ขอจำนวน cliques ขั้นต่ำที่ครอบคลุมจุดยอดของกราฟที่นี่เราค้นหาจำนวนสัมพันธ์ที่เท่าเทียมกันขั้นต่ำเพื่อครอบคลุมขอบของกราฟ มันง่ายที่จะเห็นขอบเขตบนคือในกรณีนี้เนื่องจากเราสามารถแบ่งกราฟของจุดยอดเข้าไปในจับคู่ได้มากที่สุด n n - 1n−1nn−1
— Chao Xu

3
@YuvalFilmus คำถามที่ถามเกี่ยวกับจำนวนความสัมพันธ์ที่เท่ากันน้อยที่สุดซึ่งสหภาพคือความสัมพันธ์ขอบของกราฟที่กำหนดโดยไม่รวมสหภาพเพียงกราฟที่กำหนด
— David Richerby

คำตอบ:


4

ปัญหานี้เป็นที่รู้จักกันในชื่อการครอบคลุมปัญหาในทฤษฎีกราฟ มันก็มีขอบเขตบนโดยจำนวนก๊กครอบคลุม (คอลเลกชันต่ำสุดของชมรมดังกล่าวที่ขอบของกราฟแต่ละอยู่ในอย่างน้อยหนึ่งก๊ก) มีปัญหาและคำจำกัดความที่คล้ายกันมากมาย ต้องระวังให้มากที่นี่ ตัวเลขทั้งสองนี้แสดงโดยและตามลำดับcc ( G )eq(G)cc(G)

มีคลาสกราฟพิเศษที่ทราบค่าที่แน่นอนหรือขอบเขตบนที่ดีสำหรับทั้งสองหมายเลข โดยทั่วไปแล้วเพื่อความรู้ที่ดีที่สุดของฉันขอบเขตที่ดีที่สุดได้รับจาก Alon [1]:

log2⁡n−log2⁡d≤eq(G)≤cc(G)≤2e2(Δ+1)2ln⁡n,

ที่เป็นระดับสูงสุดของGโดยวิธีการที่ครอบคลุมกับสามเหลี่ยมและขอบเป็นไปได้เสมอ (cf. ทฤษฎีบทของ Mantel) และนี่เป็นเรื่องง่ายที่จะหาอัลกอริทึมเช่นกันG ⌈ n 2 / 4 ⌉ΔG⌈n2/4⌉

ไม่น่าแปลกใจที่การคำนวณตัวเลขทั้งสองคือสมบูรณ์ แม้แต่สำหรับกราฟแยกการคำนวณคือฮาร์ด (แต่สามารถประมาณได้ในค่าคงที่เพิ่มเติม 1) ดังที่แสดงใน [2] มันยากที่จะคำนวณสำหรับกราฟที่ไม่มีสามเหลี่ยมสองอันมีจุดยอดเหมือนกัน [3]eq ( G ) N PNPeq(G)NP


[1] Alon, Noga "ปิดบังกราฟด้วยจำนวนความสัมพันธ์ที่เท่าเทียมกันขั้นต่ำ" Combinatorica 6.3 (1986): 201-206

[2] Blokhuis, Aart และ Ton Kloks "บนจำนวนการครอบคลุมที่เท่าเทียมกันของกราฟแยก" ตัวอักษรการประมวลผลข้อมูล 54.5 (1995): 301-304

[3] Kučera, Luděk, Jaroslav NešetřilและAleš Pultr "ความซับซ้อนของมิติที่สามและคุณลักษณะที่ครอบคลุมขอบบางส่วนของกราฟ" วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี 11.1 (1980): 93-106


1
Corollary 1.3 จาก [1] เป็นสิ่งที่ฉันต้องการ (ในเวอร์ชันที่ใช้กับการเติมเต็มของเส้นทาง) ตอนนี้ฉันไม่มีข้อแก้ตัวสำหรับการไม่เขียนบทความเกี่ยวกับความหมายทั่วไป "(A, B, C, ... ) แปลว่า (Z, Y, X, ... )" (ลำดับจากแคลคูลัสตามลำดับ) ในพาร์ติชัน ตรรกะและตรรกะที่ไม่คล้ายคลาสสิก แต่ฉันเดาว่าฉันจะไม่บีบมันอย่างน้อยอีกครึ่งปี และบางทีฉันอาจหาข้อแก้ตัวใหม่ในระหว่างนี้
— โทมัสคลิมเพล

@ThomasKlimpel เยี่ยมมาก! (ไม่ใช่ความจริงที่ว่าคุณอาจหาข้อแก้ตัวใหม่ แต่นี่ก็เป็นประโยชน์ :-))
— Juho

6

แม้ว่าฉันจะไม่ทราบชื่อของปัญหาดังกล่าว แต่ฉันสามารถแสดงให้เห็นว่าปัญหานี้เกิดจากปัญหา NP-hard

สำหรับกราฟสามเหลี่ยมฟรีคลาสที่เทียบเท่าทั้งหมดต้องเป็นการจับคู่ จำนวนต่ำสุดของคลาสสมมูลที่ครอบคลุมกราฟเท่ากับดัชนีสีของกราฟ

จากบทความนี้การหาดัชนีรงค์ของกราฟสามเหลี่ยมฟรีนั้นเป็นปัญหาที่สมบูรณ์

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.