📜  超图及其表示 |离散数学

📅  最后修改于: 2021-09-23 04:52:13             🧑  作者: Mango

介绍 :
超图是超边(广义边)可以连接到顶点/节点的子集而不是两个顶点/节点的图。
超图的边(也称为超边)是任意的非空顶点集。一个 k 超图具有所有这样的超边,这些超边恰好连接 k 个顶点;因此,正常图是 2-超图(因为一条边连接 2 个顶点)。

超图表示:
无向超图 H 被定义为一对 H = (V,E),其中 V 是一组称为节点或顶点的项,而 E 是一组 V 的非空子集,称为超边或边(在无向超图)。
这里,E 是 P(X) 的子集,其中 P(X) 是 X 的幂集。
每个超边都可以表示为包含其成员的闭合曲线,以创建超图。
例子 –

超图H

H(V) = { A, B, C, D, E}
H(E) = {e1, e2, e3 } = { {A, D}, {D, E}, {A, B, C} }

超图的顺序和大小:
超图的阶数 = 顶点集的大小,以及
超图的大小 = 边集的大小。

Order(H) = |H(V)|
Size(H)= |H(E)|

上面的超图有——
订单(H) = |H(V)| = 5
尺寸(H)= |H(E)| = 3

超图到二分图:
因为总是可以(虽然并不总是方便)用二部图来表达超图,所以很少使用超图。二部图中的顶点集可以分为两个子集 P 和 Q,每条边将 P 中的一个顶点连接到 Q 中的一个顶点。
我们简单地将 H 的顶点表示为 Q 中的顶点,将 H 的超边表示为 P 中的顶点,并在 s 是 H 中超边 t 的成员时插入一条边 (p, q)。

超图以两种方式描述。左侧的五个顶点由三个超边连接。在右侧,相同的五个顶点通过普通边连接到表示超边的新顶点(三个)。

超图的性质:
超图可以具有许多不同的属性,包括:

  • 空超图
    空超图中没有边。如您所见,下图没有边,只有 5 个名为 AB、C、D、E 的顶点

空超图

  • d – 常规
    每个顶点都有一个度数 d,这意味着它恰好包含在 d 个超边中。
    示例:下面,超图是 2-正则的,因为所有顶点(A、B 和 C)都具有相同的度数:2

2-正则超图

  • 2-可着色
    它的顶点可以分为两类,P 和 Q,这样基数至少为 2 的每个超边都有至少一个来自每一类的顶点。
  • 非 – 简单
    具有循环(具有单个顶点的超边)或重复边(具有相同顶点集的两条或更多条边)
    例子 –
    在下图中,我们可以看到 2 个循环:e1 和 e2e,因此它是一个非简单的超图。

非简单超图

  • 简单的 –
    此设计中没有循环或重复边。
  • k均匀
    每个超边由恰好 k 个顶点组成。
    例子 –
    在下面的超图中我们可以看到每个超边(e1,e2,e3,e4)由 2 个顶点组成,因此它是一个 2-uniform 超图。

2-统一超图

  • k-partite
    每个超边恰好包含每种类型的一个顶点,顶点被分成 k 个部分。
    例子 –
    例如,在下面的超图中,顶点被分成 3 部分:m (A, D),(B,E) & (D,F)。请注意,每个超边仅包含每个分区的一个顶点。

三分超图