刻宽

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图论中,图的刻宽(carving width)是由图定义的数,描述了图顶点的层次聚类中,分隔聚类的边数。

定义与例子

刻宽是根据给定图顶点的分层聚类(称作“刻”,carving)定义的。刻可以描述为无根二叉树,其叶上标有给定图的顶点。从树上移除任意一条边,都会将树分为两子树,并相应地将树上顶点分为两簇。这样形成的顶点簇构成了层状集合族(Laminar set family):任意两顶点簇(不仅是移除同一条边形成的两互补簇)或不交,或是包含关系。这样定义的刻宽是连接两互补簇的最大边数。图的刻宽是任何层次聚类的最小刻宽。Template:R

刻宽恰为1的图是匹配。刻宽为2的图是径图循环图的不交并形成的图。刻宽为3的图是次立方部分2树,这意味着其最大度为3,并是系列平行图的子图。其他图的刻宽至少为4。Template:R

计算复杂度

刻宽的计算总的来说是NP困难的,但在平面图中可用多项式时间计算。Template:R其近似率与平衡的近似率相仿,Template:R目前的最佳近似率为O(logn)Template:R它还是固定参数可解的:对定值k,测试刻宽是否不大于k,若是,则找到实现此宽度的分层聚类可在线性时间内完成。Template:R总的来说,在n个顶点、m条边的重图上精确计算刻宽可在O(2nn3lognloglognlogm)的时间内完成。Template:R

相关参数

刻宽是衡量给定图“有多像树”的几个图宽度参数之一,还有树宽枝宽等。图的枝宽的定义也使用了分层聚类,但使用的是图的边,而非顶点,这些称作枝分解。 将边附着到端点之一、并将刻的每片叶扩展为表示其附着的边的子树,可以将图的刻转换为枝分解。用这种结构可以证明,对任何图,刻宽都不小于枝宽的一半,并不大于度乘枝宽。由于树宽与枝宽总是互为常因子,因此可用类似的边界,将刻宽与树宽联系起来。Template:R

割宽由图中跨越割的边数决定,其定义使用了图中顶点的线性排序,以及在此排序中分隔前后子集的分隔系统。Template:R不同于刻宽,这分隔系统不包括将顶点与其余顶点分隔,于是(虽然使用了更受限的割族),割宽可以小于刻宽。然而刻宽总不大于割宽与图最大度两者中的较大值。Template:R

参考文献

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