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哈密頓路徑


哈密頓路徑,也稱為 Hamilton path,是 圖路徑,位於 的兩個頂點之間,並且恰好訪問每個頂點一次。如果存在端點相鄰的哈密頓路徑,則生成的 圖環 稱為 哈密頓環(或 Hamiltonian cycle)。

擁有哈密頓路徑的圖稱為 可追蹤圖

一般來說,找到哈密頓路徑的問題是 NP-完全 的 (Garey and Johnson 1983, pp. 199-200),因此確定給定通用 是否具有哈密頓路徑的唯一已知方法是進行窮舉搜尋

任何頂點奇偶性不平衡 >1二分圖 都沒有哈密頓路徑。

Wolfram 語言 中,實現了查詢圖 g 的單個哈密頓路徑,命令如下:FindHamiltonianPath[g]。可以使用以下命令(效率低下)找到給定圖的所有哈密頓路徑:HamiltonianPath[g,All] 在 Wolfram 語言 包中Combinatorica`。可以使用以下命令獲得許多命名圖的所有哈密頓路徑的預計算列表:GraphData[graph,"HamiltonianPaths"],其中包含路徑的兩個方向(因此 {1, 2, 3} 被認為與 {3, 2, 1} 不同)。哈密頓路徑的相應數量的預計算計數由以下命令給出:GraphData[graph,"HamiltonianPathCount"].

對於階數 n=1, 2, ... 的所有簡單圖,有向哈密頓路徑的總數分別為 0, 2, 8, 50, 416, 5616, 117308, 4862736, ... (OEIS A193352)。

Rubin (1974) 描述了一種高效的搜尋程式,可以使用大大減少回溯和猜測的推導來查詢圖中的某些或所有哈密頓路徑和環路。Wilf (1994) 描述的 Angluin 和 Valiant (1979) 提出的機率演算法也可能有助於查詢哈密頓環和路徑。如果哈密頓環的演算法可用,則可以找到兩個頂點 ij 之間的哈密頓路徑。這可以透過檢查原始圖 G 是否包含邊 (i,j),如果不存在則新增它以獲得 G^' 來完成。由於具有相鄰端點的哈密頓路徑是 哈密頓環,並且由於 ij 現在相鄰,因此找到哈密頓環並在邊處分割會得到從 ijG 中的哈密頓路徑。同樣,如果 G^' 中不存在哈密頓環,則 G 中沒有從 ij 的哈密頓路徑。

洛瓦茲猜想 陳述,毫無例外,每個 連通 頂點傳遞圖 都是 可追蹤的

下表總結了各種圖類上(無向)哈密頓路徑的數量。

下面總結了一些圖族的有向哈密頓路徑數量的遞迴關係。

階數遞迴
反稜柱圖9a_n=a_(n-9)+a_(n-8)-3a_(n-7)-5a_(n-6)+5a_(n-5)+7a_(n-4)-4a_(n-3)-6a_(n-2)+5a_(n-1)
皇冠圖3a_n=n(n-1)^2a_(n-2)+(n-2)n(n-1)a_(n-3)+n(n-1)a_(n-1)
稜柱圖 Y_n6a_n=-a_(n-6)+2a_(n-5)+a_(n-4)-4a_(n-3)+a_(n-2)+2a_(n-1)

參見

圖環, 圖路徑, 哈密頓環, 哈密頓圖, 哈密頓遊走, 最長路徑, 洛瓦茲猜想, 競賽圖, 可追蹤圖

使用 探索

參考文獻

Angluin, D. and Valiant, L. "Probabilistic Algorithms for Hamiltonian Circuits and Matchings." J. Comput. Sys. Sci. 18, 155-190, 1979.Garey, M. R. and Johnson, D. S. Computers and Intractability: A Guide to the Theory of NP-Completeness. New York: W. H. Freeman, p. 199, 1983.Godsil, C. and Royle, G. "Hamilton Paths and Cycles." C§3.6 in Algebraic Graph Theory. New York: Springer-Verlag, pp. 45-47, 2001.Gould, R. J. "Updating the Hamiltonian Problem--A Survey." J. Graph Th. 15, 121-157, 1991.Mütze, T. "On Hamilton Cycles in Graphs Defined by Intersecting Set Systems." Not. Amer. Soc. 74, 583-592, 2024.Rubin, F. "A Search Procedure for Hamilton Paths and Circuits." J. ACM 21, 576-580, 1974.Skiena, S. Implementing Discrete Mathematics: Combinatorics and Graph Theory with Mathematica. Reading, MA: Addison-Wesley, p. 175, 1990.Sloane, N. J. A. Sequences A005843, A006070/M5295, A046092, A158664, A033996, A091299, A096969, A096970, A124350, A124352, A137890, A137892, A165134, A193346, and A233826 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."Wilf, H. S. Algorithms and Complexity. pp. 120-122. Summer, 1994. http://www.math.upenn.edu/~wilf/AlgoComp.pdf.

在 上被引用

哈密頓路徑

請引用為

Weisstein, Eric W. "哈密頓路徑。" 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/HamiltonianPath.html

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