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圖的韌性


一個連通圖 G 被稱為 t-韌的,如果對於每個整數 k>1,圖 G 不能透過移除少於 tk 個頂點而被分割成 k 個不同的連通分量。圖 G 的韌性 t(G) 被定義為最大的實數,使得從 G 中刪除任意 s 個頂點後,得到的圖要麼是連通的,要麼最多有 s/t 個連通分量。韌性也可以簡單地定義為

 t(G)=min_(S)(|S|)/(c(G-S))

其中 c 是連通分量的數量,最小值取自 G 的所有頂點割 S (Chvátal 1973)。

這個性質被稱為“韌性”,因為它衡量了一個圖的各個部分“緊密地結合在一起”的程度 (Chvátal 1973)。 特別地,每個 t-韌的圖也是 2t-頂點連通的。

一個圖是完全圖 當且僅當 t(G)=infty (Chvátal 1973)。

雖然 Chvátal (1973) 將不連通圖的 t(G)=0 定義為 0,但使用頂點割的定義作為增加連通分量數量的割,該定義可以應用於給出不連通圖的明確定義的韌性。

韌性的邊割類似物被稱為圖強度

識別一個圖是否為 1-韌是 NP-困難 的 (Bauer 等人 1990)。

ToughnessCuts

請注意,必須考慮所有頂點割(而不僅僅是最小頂點割)。例如,在 3-齒輪圖 的情況下,{2,3} 是大小為 2 的最小頂點割,移除後留下兩個分量,比率為 2/2=1,而移除大小為 3 的頂點割 {2,3,4} 會留下 4 個分量,比率為 3/4,這是可能的最小值。

Chvátal (1973) 表明,完全二分圖 K_(m,n) (其中 m<=n) 的韌性為 m/n,而車圖 K_m×K_n 的韌性為 (m+n)/2-1

每個哈密頓圖都是 1-韌的(即韌性 t>=1),但存在反例,最小的反例在 7 個頂點上,一個非哈密頓圖的韌性為 1。Chvátal (1973) 推測,所有韌性大於 3/2 的圖都是哈密頓圖,但 Bauer 等人 (2000) 駁斥了這一推測,他們表明並非每個 2-韌的圖都是哈密頓圖。Chvátal 的韌性猜想認為存在一個韌性閾值 t_0,高於該閾值 t_0-韌的圖始終是哈密頓圖;其真假仍未解決 (Bauer 等人 2000)。

韌性大於 1 的小型非哈密頓圖總結在下表中。

韌性為 t 的非哈密頓圖t
(1,1)-Blanusa snark8/7
各種 (18,k)-次哈密頓圖7/6
Sousselier 圖,16-Lindgren-Sousselier 圖,各種 (18,k)-次哈密頓圖6/5
(13,1)-次哈密頓圖Tietze's 圖5/4
(1,2)-Blanusa snark,各種 (18,k)-次哈密頓圖9/7
Petersen 圖 P4/3

另請參閱

圖強度, 頂點割

使用 探索

參考文獻

Bauer, D.; Broersma, H.; and Schmeichel, E. "Toughness in Graphs--A Survey." Graphs and Combinatorics 22, 1-35, 2006.Bauer, D.; Broersma, H. J.; and Veldman, H. J. "Not Every 2-Tough Graph Is Hamiltonian." Disc. Appl. Math. 99, 317-321, 2000.Bauer, D.; Hakimi, S. L.; and Schmeichel, E. "Recognizing Tough Graphs Is NP-Hard." Disc. Appl. Math. 28, 191-195, 1990.Chvátal, V. "Tough Graphs and Hamiltonian Circuits." Disc. Math. 5, 215-228, 1973.Cunningham, W. H. "Optimal Attack and Reinforcement of a Network." J. Assoc. Comput. Mach. 32, 549-561, 1985.

請引用為

Weisstein, Eric W.,"圖的韌性。" 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/GraphToughness.html

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