“图 minor还允许收缩任意边,把一整块连通分支压为一点;细分子图只允许把目标的边表示成内部不交路径。Wagner 定理用禁含 $K 5,K {3,3}$ minor 得到同样的平面图类,m…”
形式陈述
若图
- 删除顶点及其关联边;
- 删除边;
- 收缩边
,即把 合并为一个顶点。
收缩可能产生自环或平行边;在简单图约定下,随后删除自环并把平行边合并。这个清理不改变 simple minor 关系。
等价地,
直觉
普通子图只允许删除,minor 还允许把一段连通区域压缩成一个粗粒度顶点。它忘掉局部路径有多长,却保留哪些连通块能够彼此相邻。因此 minor 适合描述在任意细分和局部拉长下都不变的全局拓扑障碍。
branch-set 刻画把收缩过程静态化:不必记录操作顺序,只需指出原图中哪些互不重叠的连通块扮演目标图顶点。目标图没有要求的额外邻接可以删除,所以 branch sets 之间允许比
例子与边界
四边形
平面图的 minor 仍是平面图。Wagner 定理进一步断言,有限图平面当且仅当它没有
收缩也不是任意识别两个顶点:只有一条边的两个端点可直接收缩;branch-set 版本相应要求每一块连通。诱导子图又是更严格的概念,因为它连删除保留顶点之间的边都不允许。
推论与应用
若一个图性质在删除与收缩下保持,就称其 minor-closed。平面性与固定曲面可嵌入性都是典型例子。树宽也有相应的单调性:当所得 minor
其中树宽见树分解与树宽。
Robertson–Seymour 图 minor 定理说明有限图在 minor 关系下良拟序;等价地,每个 minor-closed 图族都由有限个禁用 minor 刻画。该定理的证明远超定义页范围,但它解释了为何“找有限障碍”成为结构图论与识别算法中的统一策略。
参考资料
- Reinhard Diestel, Graph Theory, 5th ed., Springer, 2017, chapters on planar graphs and graph minors.
- Neil Robertson and Paul D. Seymour, “Graph Minors. XX. Wagner's Conjecture,” Journal of Combinatorial Theory, Series B 92 (2004), 325–357.