最小生成树子图

时间:2012-10-29 18:22:12

标签: algorithm graph tree graph-theory minimum-spanning-tree

我正在阅读下一周修订课堂测试的书中的所有练习,我对这个子图问题感到很困惑。

目前我的想法让我相信,因为我们已经有了最小生成树G,因为我们在最小生成树中存在子节点,所以必须存在G'。就条件而言,我有点失落。

  

如果X'的节点和边集合,图X'是图X的子图   分别是X的节点和边集的子集。让我们拥有   (V,T)作为G的最小生成树,并且G'=(V',E')是连通的   G的子图。

     

(a)证明(V',E'∩T)是G'的最小生成树的子图。

     

(b)在什么条件下(V',E'∩T)G'的最小生成树?   证明你的主张。

提前感谢!

4 个答案:

答案 0 :(得分:3)

(a)

我真的不明白这个问题......你能解释一下吗?

(b)

我认为这是

如果e=(u,v)T然后u in V'

v in V'中的每个e in E

然后我们(V′,E′∩T)G'的最小生成树。

Coz:

  1. 如果某e e=(u,v) T u in V' v in V'in E'(V′,E′∩T)而非G',那么(V′,E′∩T) G'根本没有关联。它当然不能是G'
  2. 的生成树
  3. 如果条件成立,但Tg不是T'的生成树,则G的生成树成本较低,假设为T。我们可以构建e=(u,v) , u in V' and v in V' and e in T生成树T,其成本低于e=(u,v) , u in V' and v in V' and e in Tg,方法是:(i)从G中删除每个T(ii)添加每个T T。生成的图形是T的生成树(因为它在{{1}}的边数相同时连接)并且成本低于{{1}}。所以它永远不会发生,因为我们已经知道{{1}}是{{1}}的最小生成树。

答案 1 :(得分:3)

(a)正如我在评论中提到的(V',E'∩T)可能包含多个组件。通常,G'的最小生成树将需要更多边。问题是在E'∩T中是否已经存在一些可能未被使用的边缘。因此,我们可以将这个问题重新定义为G'的最小生成树(V',T')的存在,使得E'∩T⊂T'。

这是一个使用Kruskal's algorithm的证据及其正确性证明。 Kruskal算法中按重量计算的边缘不是确定性的。虽然边缘按重量排序,但是在相同权重的边缘上的非确定性的枚举。然而,对于每个生成树,存在一些单调的边缘枚举,产生最小生成树(V,T)。设E_x为权重x的所有边的集合。对于排序,选择任何顺序,使得E_x∩T中的所有边都在E_x \ T中的那些边之前.E_x∩T中的任何边都没有形成Kruskal算法中检查它们的步骤中的循环,因为它们出现在最终的最小生成树。它们出现在什么顺序并不重要,因为顺序不会改变循环的不存在。然后,E_x \ T中的所有边都被丢弃,因为它们会形成循环,因为它们不会出现在T中。因此,边E的总是有一些排序产生最小的树(V,T)。

对于下一步,我们在G'上再次运行Kruskal算法,使用一个排序,它将产生我们给定的最小生成树G.调用此树(V',T')。这里的关键属性是,当我们这样做时,E'∩T中的所有边都被添加到任何其他边之前。相反,假设某些边缘t∈E'∩T将在G'上运行时被拒绝,因为它形成了一个周期。这意味着某些链C已经在两个组件之间形成了连接,当计算(V,T)时,边t是第一个连接的组件。如果是这样,同一个链将在原始运行中连接这些组件,而他们没有。现在考虑在将E_x∩T的边缘添加到正在进行的树中之后立即在G'上的Kruskal算法的状态。之后添加了Kruskal算法添加的任何内容,以便E_x∩T⊂T'。

(b)这部分主要是(a)部分的必然结果,即观察到边缘集E'∩T在Kruskal算法运行的某个点上始终是有效状态。因此,如果在该点完成算法,即,边缘集合耗尽,则E'∩T恰好是最小生成树的边缘。条件是算法在它处于这种状态时结束,因此当连接(V',E'∩T)时,Kruskal算法终止并且(V',E'∩T)是最小生成树。相反,如果(V',E'∩T)是最小的生成树,那么它必然是连接的。

答案 2 :(得分:1)

部分'a'几乎立即跟随观察到最小生成树(例如(V,T))确实是最小的!以下是证明的一部分草图:

假设(V′,E′∩T) 最小的矛盾。这意味着我们可以在保留其连接性的同时删除一些e in E′∩T。这意味着e也可以从T中移除,显然不能,因为T是最小的。

对于'b'部分,我认为lavin提供了一个不错的解决方案。希望这会有所帮助。

答案 3 :(得分:1)

我为不耐烦的人提供非正式的tl; dr版本:) eh9值得赏金

a - 存在一些由V'交叉形成的生成树,与v'可能具有的所有边相交。 E'∩T必然是这个

的一个子集

b - 条件是连接(V',E'∩T)时。 E'中的任何非最小边和周期都被与T的交点丢弃,任何剩余的最小连通图都是MST