独特的最小生成树足够和必要的条件

时间:2016-12-16 20:43:28

标签: graph proof minimum-spanning-tree

给定图G,这是足够的必要条件,以便该图具有唯一的最小生成树?此外,我如何证明这些条件?

到目前为止,我发现这些条件是:

1)对于V(G)的每个分区为两个子集,每个子​​集中具有一个端点的最小权重边是唯一的。

2)G的任何周期中的最大权重边是唯一的。

但我不确定这是否正确。即使这是正确的,我也无法证明其正确性。

2 个答案:

答案 0 :(得分:2)

这是错误的,因为至少第一个条件不是必需的。证据是反例(source)。

  

将G作为所有边权重为1的树。然后G有一个   唯一的MST(本身),但任何具有多个边缘的分区   穿过它有几个最小重量边缘。

编辑:

回应您修改过的问题......

对于MST的唯一性,有一个众所周知的充分(但不是必要的)条件:

  

如果连通图中每条边的权重不同,则该图只包含一个(唯一的)最小生成树。

证据如下(source):

  

为了矛盾,假设有两种不同的MST   G,比如T1和T2。设e = v-w为G的最小权重边缘   T1或T2中的一个,但不是两个。我们假设e在T1中。添加e到   T2创建一个循环C.在C中至少有一个边,比如说f   不在T1中(否则T1将是循环的)。通过我们选择的e,w(e)≤   W(F)。由于所有边缘权重都是不同的,因此w(e)< W(F)。现在,   在T2中用e替换f会产生一个重量更少的新生成树   而不是T2(与T2的最小性相矛盾)。

但是,关于MST的唯一性的“足够的必要”条件,我不相信任何已知的存在。

答案 1 :(得分:1)

实际上,唯一的MST有必要的充分条件。在A First Course In Graph Theory书中,它是作为练习给出的:

  

锻炼4.30

     

让G为一个连通加权图,T为G的最小生成树。仅当且仅当不在T中的G的每个边e的权重超过权重时,证明T是G的唯一最小生成树。 T + e中周期的每个其他边的数量。

我写了证明here