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圖的似然性


簡單圖的似然性定義為從集合 S_1={(K_11)} 開始。然後迭代以下過程以產生階數為 G_n 的圖的集合 n。在步驟 n 中,從集合 k 中隨機選擇一個整數 {0,1,...,n-1}。現在隨機選擇 S_(n-1) 中的一個圖(保持其在步驟 n-1 中構建的機率),並從中新增一個新的頂點,該頂點連線到其現有頂點的 k 個隨機選擇的所有頂點。現在合併此過程產生的任何同構圖,方法是將其機率相加。則 Gn 個頂點上的圖的似然性定義為 G 出現在 S_n 中的機率。

GraphLikelihood

此過程的第 n 次迭代產生 n 個節點上的每個可能的圖。上面說明了 n=1 到 4 個節點的圖的結果。E. Weisstein(2013 年 12 月 23 日)已經計算了最多 10 個節點的所有簡單圖的似然性。

L(G^_)=L(G),其中 G^_圖的補圖 GK_nK^__n 因此是同等可能的。

由於這些值是機率,因此所有 n 節點圖的似然性之和為 1,並且單個似然性滿足

 0<L(G)<=1,
(1)

其中 L(G)=1 僅對 G=K_1 成立。L(G) 也滿足更強的不等式

 1/(|Aut(G)|product_(i=1)^(n)(i-1; |_(n-1)/2_|))<=L(G)<=1/(|Aut(G)|),
(2)

其中 |Aut(G)|圖的自同構群 的階數 G (Banerji et al. 2014)。

下表總結了許多特殊類別的成員的似然性。

OEIS
Andrásfai 圖A000000/A000000
反稜柱圖A000000/A00000013/21600, 1909/2540160000, ...
啞鈴圖A000000/A00000097/129600, 79/282240000, ...
雞尾酒會圖 K_(n×2)A000000/A0000001/2, 1/36, 13/21600, 11/1587600, ...
完全圖 K_nA000000/A0000001, 1/2, 1/6, 1/24, 1/120, 1/720, ...
冠圖A000000/A00000029/64800, 11/40642560, ...
迴圈圖 C_nA000000/A0000001/2, 1/270, 1909/2540160000, ...
空圖 K^__nA000000/A0000001, 1/2, 1/6, 1/24, 1/120, 1/720, ...
超立方體圖 Q_nA000000/A0000001, 1/2, 1/36, 11/40642560, ...
梯形圖A000000/A0000001/2, 1/36, 61/43200, 20299/2540160000, ...
梯子橫檔圖A000000/A0000001/2, 1/36, 13/21600, 11/1587600, ...
莫比烏斯梯子 M_nA000000/A00000023/259200, 1909/2540160000, ...
路徑圖 P_2A000000/A0000001, 1/2, 1/3, 1/9, 29/1080, 2/405, 2509/3402000, 1889/20412000, ...
稜柱圖 Y_nA000000/A00000029/64800, 11/40642560, ...
星圖 S_nA000000/A0000001, 1/2, 1/3, 5/72, 17/1440, 77/43200, 437/1814400
太陽圖A000000/A00000059/25920, 101/9072000, ...
三角圖A000000/A0000001, 1/6, 13/21600, ...
輪圖 W_nA000000/A0000001/24, 13/720, 203/129600, 2393/18144000, ...

具有已知閉式值的類別包括

L(K_n)=1/(n!)
(3)
L(K^__n)=1/(n!)
(4)
L(S_n)={1/2 for n=2; n/((n!)^2)sum_(k=0)^(n-1)k! otherwise
(5)
=((-1)^nn!!(-n-1))/(n!)-(n!(-1))/((n!)^2)
(6)
L(nP_2)=1/((2n)!)sum_(2<=i_1<i_2<...<i_n<=2n)product_(j=1)^(n)(i_j-(2j-1))/(i_j-1),
(7)

其中 K_n 是一個 完全圖K^__n 是一個 空圖S_n 是一個 星圖nP_2 是一個 梯子橫檔圖n! 是一個 階乘,並且 !n 是一個 次階乘。此外,迴圈圖L(C_n)路徑圖L(P_(n-1)) 之間存在關係,由下式給出

 L(P_(n-1))=n(n-1; 2)L(C_n)
(8)

(Banerji et al. 2014)。

一般來說,具有 n 個頂點和 s 個孤立邊的圖的似然性為

L(G_s)=1/(n!)sum_(2<=i_1<i_2<...<i_s<=n)product_(j=1)^(s)(i_j+1-2j)/(i_j-1)
(9)
=1/(n!)sum_(i_1=2)^(n-2+1)sum_(i_2=i_1+1)^(n-s-2)sum_(i_3=i_2+1)^(n-s+3)...sum_(i_s=i_(s-1)+1)^(n)(i_2-3)/(i_2-1)(i_3-5)/(i_3-1)...(i_s-(2s-1))/(i_s-1),
(10)

給出特殊情況

L(G_1)=(n-1)/(n!)
(11)
L(G_2)=((n-1)(n-6)+4H_(n-1))/(2n!),
(12)

其中 H_n 是一個 調和數

GraphLikelihoods

上面繪製了 L(G) 對於 n 節點圖的值。

對於 n<=10 的所有值,除了 n=1、3 和 5(對於它們,最小值分別出現在 K_1K_3C_5 時),L(G) 的最小值出現在 完全二部圖 K_(|_n/2_|,[n/2]) 及其 圖的補圖。對於 L(G_n)n=1, 2, ... 的最小值分別為 1, 1/2, 1/6, 1/36, 1/270, 23/259200, 319/54432000, 319/15240960000, ... (OEIS A234234A234235)。

最大值 L(G) 作為 n 的函式的情況不太清楚,對於 n=1, 2, ...,最大值出現在 K_1P_2P_3爪形圖鏢形圖、... 及其補圖。相應的最大值是 1, 1/2, 1/3, 13/72, 307/4320, 1927/86400, 39211/6804000, 27797639/22861440000, ... (OEIS A234236A234237)。


另請參閱

似然性

使用 探索

參考文獻

Banerji, C. R. S.; Mansour, T.; 和 Severini, S. "圖的似然性概念和無限猴子定理。" J. Phys. A: Math. Theor. 47, 035101 (8 頁), 2014.Sloane, N. J. A. 序列 A000088/M1253 A234234, A234235, A234236, 和 A234237 在 "整數序列線上百科全書" 中。

請引用本文為

Weisstein, Eric W. "圖的似然性。" 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/GraphLikelihood.html