Строковый график - String graph
В теория графов, а строковый граф является граф пересечений из кривые в плоскости; каждая кривая называется «струной». Учитывая график грамм, грамм является строковым графом тогда и только тогда, когда существует набор кривых или строк, нарисованных на плоскости, таких, что никакие три строки не пересекаются в одной точке, и такой, что граф имеет вершину для каждой кривой и ребро для каждой пересекающейся пары кривых изоморфна грамм.
Фон
Сеймур Бензер (1959 ) описал концепцию, аналогичную строковым графам, применительно к генетическим структурам. В этом контексте он также представил конкретный случай пересечения интервалов на прямой, а именно теперь классическое семейство интервальные графики. Потом, Синден (1966) указали ту же идею на электрические сети и печатные схемы. Математическое изучение строковых графов началось с статьи Эрлих, Эвен и Тарджан (1976) и благодаря сотрудничеству между Sinden и Рональд Грэм, где характеристика строковых графов в конечном итоге стала открытым вопросом на 5-м венгерском коллоквиуме по комбинаторике в 1976 году.[1] Однако в конечном итоге оказалось, что распознавание строковых графов НП-полный, подразумевая, что не существует простой характеристики.[2]
Связанные классы графов
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d9/Planar_string_graph.svg/300px-Planar_string_graph.svg.png)
Каждый планарный граф это строковый граф:[3] можно сформировать представление в виде строкового графа произвольного графа, вложенного в плоскость, путем рисования строки для каждой вершины, которая проходит вокруг вершины и вокруг средней точки каждого смежного ребра, как показано на рисунке. Для любого края УФ графа, строки для ты и v дважды пересекать друг друга около середины УФ, и других пересечений нет, поэтому пары пересекающихся строк представляют в точности смежные пары вершин исходного плоского графа. В качестве альтернативы теорема об упаковке кругов, любой плоский граф может быть представлен в виде набора окружностей, любые две из которых пересекаются тогда и только тогда, когда соответствующие вершины смежны; эти круги (с выбранной начальной и конечной точкой, чтобы превратить их в открытые кривые) представляют собой строковое графическое представление данного плоского графа. Чалопен, Гонсалвес и Очем (2007) Доказано, что каждый планарный граф имеет строковое представление, в котором каждая пара строк имеет не более одной точки пересечения, в отличие от представлений, описанных выше.Гипотеза Шайнермана Теперь доказано, что это еще более сильное утверждение, что любой планарный граф может быть представлен графом пересечений отрезков прямых, очень частным случаем строк.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2f/Subdivided_K5.svg/180px-Subdivided_K5.svg.png)
Если каждое ребро данного графа грамм является подразделяется, результирующий граф является строковым тогда и только тогда, когда грамм плоский. В частности, подразделение полный график K5 показанный на иллюстрации не является строковым графом, потому что K5 не плоский.[3]
Каждый круговой график, как граф пересечений отрезков прямой (хорды окружности), также является строковым графом. Каждый хордовый граф может быть представлен в виде строкового графа: хордовые графы - это графы пересечений поддеревьев деревьев, и можно сформировать строковое представление хордового графа, сформировав планарное вложение соответствующего дерева и заменив каждое поддерево строкой, которая проходит вокруг дерева поддерева. края.
В дополнительный граф каждого график сопоставимости также является строковым графом.[4]
Другие результаты
Эрлих, Эвен и Тарджан (1976) показал, что вычисление хроматического числа строковых графов является NP-трудным. Краточвиль (1991a) обнаружил, что строковые графы образуют индуцированный второстепенный замкнутый класс, но не второстепенный закрытый класс графов.
Каждый м-реберный строковый граф можно разделить на два подмножества, каждое из которых является постоянной долей размера всего графа, путем удаления О(м3/4бревно1/2м) вершины. Отсюда следует, что строковые графы без бикликов, строковые графы, не содержащие Kт,т подграф для некоторой константы т, имеют О(п) ребра и более сильно имеют полиномиальное разложение.[5]
Примечания
- ^ Грэм (1976).
- ^ Краточвиль (1991b) показал, что распознавание строкового графа является NP-трудным, но не смог показать, что это может быть решено в NP. После промежуточных результатов Шефер и Штефанкович (2001) и Пах и Тот (2002), Шефер, Седжвик и Штефанкович (2003) завершили доказательство NP-полноты задачи.
- ^ а б Шефер и Штефанкович (2001) доверять это наблюдение Синден (1966).
- ^ Голумбик, Ротем и Уррутия (1983) и Ловас (1983). Смотрите также Фокс и Пач (2010).
- ^ Фокс и Пач (2010); Дворжак и Норин (2015).
Рекомендации
- Бензер, С. (1959), «О топологии тонкой генетической структуры», Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки, 45 (11): 1607–1620, Bibcode:1959ПНАС ... 45.1607Б, Дои:10.1073 / pnas.45.11.1607, ЧВК 222769, PMID 16590553.
- Chalopin, J .; Gonçalves, D .; Очем, П. (2007), "Планарные графы в 1-STRING", Материалы восемнадцатого ежегодного симпозиума ACM-SIAM по дискретным алгоритмам, ACM и SIAM, стр. 609–617..
- Дворжак, Зденек; Норин, Сергей (2015), Сильно сублинейные разделители и полиномиальное разложение, arXiv:1504.04821, Bibcode:2015arXiv150404821D.
- Эрлих, G .; Даже, S .; Тарьян, Р.Э. (1976), «Графики пересечений кривых на плоскости», Журнал комбинаторной теории, 21 (1): 8–20, Дои:10.1016/0095-8956(76)90022-8.
- Фокс, Джейкоб; Пах, Янош (2010), «Теорема о разделителе для строковых графов и ее приложения», Комбинаторика, теория вероятностей и вычисления, 19 (3): 371, Дои:10.1017 / s0963548309990459.
- Golumbic, M .; Rotem, D .; Уррутия, Дж. (1983), «Графы сопоставимости и графы пересечений», Дискретная математика, 43 (1): 37–46, Дои:10.1016 / 0012-365X (83) 90019-5.
- Грэм, Р. Л. (1976), «Проблема 1», Открытые задачи на 5-м Венгерском коллоквиуме по комбинаторике.
- Краточвил Ян (1991a), "Строковые графы. I. Число критических нестроковых графов бесконечно", Журнал комбинаторной теории, серия B, 52 (1): 53–66, Дои:10.1016/0095-8956(91)90090-7.
- Краточвил Ян (1991b), "Строковые графы. II. Распознавание строковых графов NP-сложно", Журнал комбинаторной теории, серия B, 52 (1): 67–78, Дои:10.1016 / 0095-8956 (91) 90091-В.
- Ловас, Л. (1983), «Совершенные графы», Избранные темы теории графов, 2, Лондон: Academic Press, стр. 55–87..
- Пах, Янош; Тот, Геза (2002), "Распознавание строковых графов разрешимо", Дискретная и вычислительная геометрия, 28 (4): 593–606, Дои:10.1007 / s00454-002-2891-4.
- Шефер, Маркус; Штефанкович, Даниэль (2001), «Разрешимость строковых графов», Материалы 33-го ежегодного симпозиума ACM по теории вычислений (STOC 2001): 241–246.
- Шефер, Маркус; Седжвик, Эрик; Штефанкович, Даниэль (2003), «Распознавание строковых графов в NP», Журнал компьютерных и системных наук, 67 (2): 365–380, Дои:10.1016 / S0022-0000 (03) 00045-X.
- Sinden, F. W. (1966), "Топология тонкопленочных RC-цепей", Технический журнал Bell System, 45 (9): 1639–1662, Дои:10.1002 / j.1538-7305.1966.tb01713.x.