1. 定义
1.1 支配集
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设无向简单图 G=<V,E>,V∗⊆V,若 ∀vi∈V−V∗,∃vj∈V∗ 使得 (vi,Vj)∈E,则称 V∗ 为 G 的一个支配集,并称 vj 支配 vi 。
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设 V∗ 是 G 的支配集,且 V∗ 的任何真子集都不是支配集,则称 V∗ 为极小支配集。
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G 的顶点最少的支配集称作 G 的最小支配集。
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最小支配集中的顶点个数称作 G 的支配数,记作 γ0(G),简记为 γ0 。
1.2 独立集
1.2.1 点独立集
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设无向简单图 G=<V,E>,V∗⊆V,若 V∗ 中任何两个顶点均不相邻,则称 V∗ 为 G 的点独立集,简称独立集。
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若 V∗ 中再加入任何其他的顶点都不是独立集,则称 V∗ 为极大点独立集。
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G 的顶点数最多的点独立集称作 G 的最大点独立集。
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最大独立集的顶点数称作 G 的点独立数,记作 β0(G),简记为 β0 。
1.2.2 边独立集
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设无向简单图 G=<V,E>,V∗⊆V,若 E∗ 中任何两条边均不相邻,则称 E∗ 为 G 的边独立集,也称作 G 的匹配。
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若在 *G∗ 中再加任意一条边后,所得集合都不是匹配,则称 E∗ 为极大匹配。
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G 的边数最多的匹配称作最大匹配。
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最大匹配中的边数称作边独立数或匹配数,记作 β1(G),简记为 β1 。
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设 M 为图 G=<V,E> 的一个匹配:
- 称 M 中的边为匹配边,不在 M 中的边为非匹配边。
- 与匹配边相关联的顶点为饱和点,不与匹配边相关联的顶点为非饱和点。
- 若 G 中每个顶点都是饱和点,则称 M 为 G 的完美匹配。
- G 中由匹配边和非匹配边交替构成的路径称作交错路径,起点和重点都是非饱和点的交错路径称作可增广的交错路径。
- G 中由匹配边和非匹配边交替构成的圈称作交错圈。
- 设 G=<V1,V2,E> 为二部图,∣V1∣≤∣V2∣,M 为 G 的一个匹配且 ∣M∣=∣V1∣,称 M 为 V1 到 V2 的完备匹配。
1.3 覆盖集
1.3.1 点覆盖集
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设无向简单图 G=<V,E>,V∗⊆V,若 ∀e∈E,∃v∈V∗ 使得 v 与 e 相关联,则称 V∗ 为 G 的点覆盖集,简称为点覆盖,并称 v 覆盖 e 。
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设 V∗ 是 G 的点覆盖,若 V∗ 的任何真子集都不是点覆盖,则称 V∗ 为极小点覆盖。
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G 的顶点个数最少的点覆盖称为 G 的最小点覆盖。
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最小点覆盖中的顶点个数称作 G 的点覆盖数,记作 α0(G),简记为 α0 。
1.3.2 边覆盖集
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设无向简单图 G=<V,E> 没有孤立点,E∗⊆E,若 ∀v∈V,∃e∈E∗ 使得 v 与 e 相关联,则称 E∗ 为边覆盖集,简称为边覆盖,并称 e 覆盖 v 。
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设 E∗ 为边覆盖,若 E∗ 的任何真子集都不是边覆盖集,则称 E∗ 为极小边覆盖集。
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G 的边数最少的边覆盖称为 G 的最小边覆盖。
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最小边覆盖中的边数称作 G 的边覆盖数,记作 α1(G),简记为 α1 。
2. 性质
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无向简单图的极大点独立集都是极小支配集。
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设无向简单图 G=<V,E>,V∗⊆V,则 V∗ 为 G 的点覆盖集当且仅当 V∗=V−V∗ 为 G 的点独立集。
推论
α0+β0=∣V∣
- 设 M 为 G 的一个最大匹配,对 G 中每个非饱和点均取一条与其关联的边,组成边集 N,则 W=M∪N 为 G 的最小边覆盖。
- 设 W1 为 G 的一个最小边覆盖,若 W1 中存在相邻的边就移去其中的一条,设移去的边集为 N1,则 M1=W1−N1 为 G 的最大匹配。
- G 的边覆盖数 α1 与匹配数 β1 满足:α1+β1=n 。
推论
设图 G 无孤立点,M 是 G 的一个匹配,W 是 G 的一个边覆盖,则 ∣M∣≤∣W∣,且当等号成立时,M 是 G 的完美匹配,W 是 G 的最小边覆盖。
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二部图 G=<V1,V2,E> 的完备匹配是最大匹配,但最大匹配不一定是完备匹配。当 ∣V1∣=∣V2∣ 时,完备匹配是完美匹配。
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(相异性条件):设二部图 G=<V1,V2,E>,其中 ∣V1∣≤∣V2∣,则 G 中存在 V1 到 V2 的完备匹配当且仅当 V1 中任意 k(k=1,2,⋯,∣V1∣) 个顶点至少与 V2 中的 k 个顶点相邻。
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(t 条件):设二部图 G=<V1,V2,E>,如果存在正整数 t,使得 V1 中每个顶点至少关联 t 条边,而 V2 中每个顶点至多关联 t 条边,则 G 中存在 V1 到 V2 的完备匹配。