“完全图的边染色产生不可避免的单色团;把一种颜色视为边、另一种视为补图中的边,也可将结论读成大团与大独立集必居其一。有限性依赖鸽巢式递归,概率方法则常给 Ramsey 数下界。逻辑、数论与计算…”
形式陈述 ​
设
最大团与最大独立集的大小分别记为
对象按包含无法再扩张时称为极大,在所有同类对象中基数最大时称为最大。每个最大团或最大独立集都极大;极大对象只给出局部停止证书,规模可能不是最优。
设
从而
此外,
直觉
团与独立集观察同一组顶点内部的成对关系。团要求每一对都直接相邻,中间路径无法弥补缺边;独立集则要求一条内部边也没有。补图逐对翻转“有边/无边”,所以两类结构在同一顶点集上严格互换。
极大性对应一次贪心过程的终点:眼前没有单个顶点可以加入。最大性要排除图中所有其他候选,属于全局比较。真正的困难常在于撤销先前选择后寻找更大集合;给定候选的合法性反而容易检查。
例子与边界
五圈
在完全二分图
图可以拥有许多边,同时仍没有大团;边密度与团数之间没有简单的逐点换算。
三点路径
空集与单点集按定义同时是团和独立集。连通顶点集只要求内部任意两点之间有路径,远弱于团的两两直接相邻。图论独立集的元素是顶点;拟阵独立集可以取别的底集,并额外满足交换公理,两种术语不能仅凭名称合并。
推论与应用
一个正常着色的每个颜色类都是独立集,因此色数等于把
这个下界可能很松:从
独立集与顶点覆盖的补集对应把两个优化问题精确互换:给出最大独立集便得到最小覆盖,反之亦然。这个关系保持最优值,也保持每个具体可行解的补集,不依赖图是否二分。
任意
在冲突图中,可同时执行的一组任务对应独立集;在相识图中,两两直接相识的一组人对应团。建模时,相关性、共同邻居或经由第三方可达都不能替代边所表达的直接成对关系。
参考资料
- Douglas B. West, Introduction to Graph Theory, 2nd ed., Prentice Hall, 2001, Chapters 5 and 8.
- Reinhard Diestel, Graph Theory, 5th ed., Springer, 2017, Chapters 5 and 9.
- Martin Grötschel, László Lovász, and Alexander Schrijver, Geometric Algorithms and Combinatorial Optimization, Springer, 1988, Chapter 9.