График напряжения - Voltage graph - Wikipedia
В теория графов, а график напряжения это ориентированный граф ребра которого обратимо помечены элементами группа. Формально идентичен график усиления, но обычно он используется в топологическая теория графов как краткий способ указать другой график называется производный график графика напряжения.
Типичный выбор групп, используемых для графиков напряжения, включает двухэлементную группу ℤ2 (для определения двусторонняя двойная обложка графика), бесплатные группы (для определения универсальный чехол графика), d-размерный целочисленные решетки ℤd (рассматривается как группа при векторном сложении для определения периодических структур в d-размерный Евклидово пространство ),[1] и конечный циклические группы ℤп за п > 2. Когда Π циклическая группа, график напряжений можно назвать график циклического напряжения.
Определение
Формальное определение Πграфик напряжений для данной группы Π:
- Начните с диграф грамм. (Направление предназначено исключительно для удобства обозначений.)
- А Π-напряжение на дуге грамм метка дуги элементом Икс из Π. Например, в случае, когда Π = ℤп, метка - это число я (модп).
- А Π- назначение напряжения - функция который маркирует каждую дугу грамм с-напряжением.
- А Πграфик напряжений - пара такой, что грамм - орграф, а - задание напряжения.
- В группа напряжения графика напряжения это группа Π откуда назначаются напряжения.
Обратите внимание, что напряжения на графике напряжения не обязательно должны удовлетворять Закон напряжения Кирхгофа, что сумма напряжений вокруг замкнутого пути равна 0 (тождественный элемент группы), хотя этот закон действительно выполняется для производных графиков, описанных ниже. Таким образом, название может вводить в заблуждение. Это является следствием происхождения графиков напряжения как двойных по отношению к текущие графики из топологическая теория графов.
Производный граф
В производный график графика напряжения график чье множество вершин и чье множество ребер , где концы ребра (е, k) такие, что е имеет хвост v и голова ш находятся и .
Хотя графики напряжения определены для орграфов, они могут быть расширены до неориентированные графы заменяя каждое неориентированное ребро парой противоположно упорядоченных направленных ребер и требуя, чтобы эти ребра имели метки, обратные друг другу в структуре группы. В этом случае производный граф также будет обладать тем свойством, что его направленные ребра образуют пары противоположно ориентированных ребер, поэтому производный граф сам может интерпретироваться как неориентированный граф.
Производный граф - это покрывающий граф данного графика напряжения. Если никакая метка ребра графа напряжения не является единичным элементом, тогда элементы группы, связанные с вершинами производного графа, обеспечивают раскраска производного графа с количеством цветов, равным порядку группы. Важным частным случаем является двусторонняя двойная обложка, производный граф графа напряжения, в котором все ребра помечены неединичным элементом двухэлементной группы. Поскольку порядок группы равен двум, производный граф в этом случае гарантированно будет двудольный.
Полиномиальное время алгоритмы известны для определения того, является ли производный граф График напряжения содержит любые направленные циклы.[1]
Примеры
Любой Граф Кэли группы Π, с заданным набором Γ генераторов, может быть определен как производный граф для Π-граф напряжений с одной вершиной и | Γ | петли, каждая из которых помечена одним из генераторов в Γ.[2]
В Граф Петерсена - производный граф для ℤ5-граф напряжения в форме гантели с двумя вершинами и тремя ребрами: одно ребро, соединяющее две вершины, и по одной петле на каждой вершине. Одна петля помечена цифрой 1, другая - 2, а ребро, соединяющее две вершины, помечено цифрой 0. В общем, та же конструкция допускает любые обобщенный граф Петерсена GP (п,k), который можно построить как производный граф того же графа гантелей с метками 1, 0 и k в группе ℤп.[3]
Вершины и ребра любого периодического мозаика плоскости может быть сформирован как производный график конечного графа, с напряжениями в2.
Примечания
- ^ а б Ивано и Штайглиц (1987); Косараджу и Салливан (1988); Коэн и Мегиддо (1989).
- ^ Гросс и Такер (1987), Теорема 2.2.3, с. 69.
- ^ Гросс и Такер (1987), Пример 2.1.2, стр.58.
Рекомендации
- Коэн, Эдит; Мегиддо, Нимрод (1989), "Сильно полиномиальные и ЧПУ алгоритмы для обнаружения циклов в динамических графах", Proc. 21-й ежегодный симпозиум ACM по теории вычислений (STOC '89), стр. 523–534, Дои:10.1145/73007.73057.
- Гросс, Джонатан Л. (1974), «Графики напряжения», Дискретная математика, 9 (3): 239–246, Дои:10.1016 / 0012-365X (74) 90006-5.
- Гросс, Джонатан Л .; Такер, Томас В. (1977), "Создание всех покрытий графа путем перестановки назначений напряжения", Дискретная математика, 18 (3): 273–283, Дои:10.1016 / 0012-365X (77) 90131-5.
- Гросс, Джонатан Л .; Такер, Томас В. (1987), Топологическая теория графов, Нью-Йорк: Wiley.
- Iwano, K .; Стейглиц, К. (1987), "Проверка циклов в бесконечных графах с периодической структурой", Proc. 19-й ежегодный симпозиум ACM по теории вычислений (STOC '87), стр. 46–55, Дои:10.1145/28395.28401.
- Косараджу, С. Рао; Салливан, Грегори (1988), "Обнаружение циклов в динамических графах за полиномиальное время", Proc. 20-й ежегодный симпозиум ACM по теории вычислений (STOC '88), стр. 398–406, Дои:10.1145/62212.62251.