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生成樹


SpanningTrees

的生成樹,該圖有 n 個頂點,是 n-1 條邊的子集,這些邊構成一棵 (Skiena 1990, p. 227)。例如,圈圖 C_4鑽石圖完全圖 K_4 的生成樹如上圖所示。

一個 G 的非同構生成樹的數量 tau(G) 等於 G度矩陣 減去 G鄰接矩陣 的任何餘子式 (Skiena 1990, p. 235)。這個結果被稱為矩陣樹定理。一棵 包含唯一的生成樹,一個圈圖 C_n 包含 n 個生成樹,一個完全圖 K_n 包含 n^(n-2) 個生成樹 (Trent 1954; Skiena 1990, p. 236)。

如果 e 是一張圖 G 的一條邊,那麼

 tau(G)=tau(G-e)+tau(G degreese),

其中,圖 G 中邊 e邊收縮 表示為 G degreese (West 2000, Alikhani and Ghanbari 2024)。

可以使用以下命令找到圖的生成樹計數:NumberOfSpanningTrees[g],在 Wolfram 語言 包中Combinatorica`。對於連通圖,它也由下式給出:

 tau=T(1,1),

其中 T(x,y)Tutte 多項式

Kruskal 演算法 可以用來找到圖的最大最小生成樹

下表總結了各種命名圖類的生成樹數量。

類別OEIS生成樹計數
Andrásfai 圖A1931261, 5, 392, 130691, 116268789, 217138318913, ...
反稜柱圖A193127X, X, 384, 3528, 30250, 248832, 1989806, ...
阿波羅網路A19312816, 1445, 487350000, 6820689973308563232421875, ...
啞鈴圖A193129X, X, 9, 256, 15625, 1679616, 282475249, ...
書圖 S_(n+1) square P_nA006234X, X, 54, 189, 648, 2187, 7290, 24057, ...
雞尾酒會圖 K_(n×2)A1931300, 4, 384, 82944, 32768000, 20736000000, ...
完全圖 K_nA0002721, 1, 3, 16, 125, 1296, 16807, 262144, ...
完全二分圖 K_(n,n)A0680871, 4, 81, 4096, 390625, 60466176, 13841287201, ...
完全三部圖 K_(n,n,n)A1931313, 384, 419904, 1610612736, 15000000000000, ...
交叉稜柱圖A193132X, X, X, 384, X, 9216, X, 196608, X, 3932160, ...
冠圖A193133X, X, 6, 384, 40500, 6635520, 1575656250, ...
立方體連線環圖A000000X, X, 32400000, 5068660643117137920000, ...
圈圖 C_nA000027X, X, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, ...
扇圖A000000X, 8, 216, 13056, 1409375, ...
五步跳馬圖A000000X, X, X, X, 0, 0, 0, 331898989520947048842445518274560, ...
摺疊立方體圖A193134X, 1, 16, 4096, 2147483648, 14167099448608935641088, ...
齒輪圖A129743X, X, 50, 192, 722, 2700, 10082, 37632, 140450, 524172
網格圖 P_n square P_nA0073411, 4, 192, 100352, 557568000, 32565539635200, ...
網格圖 P_n square P_n square P_nA0717631, 384, 8193540096000, ...
半立方體圖A1931351, 1, 16, 82944, 126806761930752, ...
漢諾塔圖A1931363, 135, 20503125, 119709242282867431640625, ...
舵輪圖A004146X, X, 16, 45, 121, 320, 841, 2205, 5776, 15125, ...
超立方體圖 Q_nA0062371, 4, 384, 42467328, 20776019874734407680, ...
國王圖A000000X, 16, 17745, 1064918960, 3271331573452800, ...
騎士圖A000000X, 0, 0, 144000, 136323072000, 5398085382092881920, ...
梯形圖 P_2 square P_nA0013531, 4, 15, 56, 209, 780, 2911, 10864, 40545, 151316, ...
莫比烏斯梯形圖 M_nA020871X, X, 81, 392, 1815, 8112, 35301, 150544, 632043, ...
Mycielski 圖A1931481, 1, 5, 38642, 3568248132106250, ...
奇圖A1931491, 3, 2000, 336140000000000000, ...
平底鍋圖A000027X, X, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, ...
路徑圖 P_nA0000121, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, ...
排列星圖A1931501, 1, 6, 162000000, ...
稜柱圖A006235X, X, 75, 384, 1805, 8100, 35287, 150528, ...
皇后圖A000000X, 16, 541205, 54711160897536, ...
車圖A193137X, 4, 11664, 34359738368, 156250000000000000000, ...
堆疊書圖A000000X, X, 56, 1, 35733190625,...
星圖 S_nA0000121, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, ...
太陽圖A193152X, X, 54, 600, 9610, 202800, 5329646, 167968080, ...
日射圖 C_n circledot K_1A000027X, X, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
四面體約翰遜圖A000000X, X, X, X, X, 96745881600000000, ...
三角形圖A193154X, 1, 3, 384, 2048000, 518400000000, ...
網路圖A006235X, X, 75, 384, 1805, 8100, 35287, 150528, ...
輪圖 W_nA004146X, X, X, 16, 45, 121, 320, 841, 2205, ...

下表給出了各種命名圖類的生成樹數量的閉合形式,其中 phi黃金比例L_n盧卡斯數U_n(x)第二類切比雪夫多項式C_n^((m))(x)格根鮑爾多項式L_n盧卡斯數tau(W_n) 由 Koshy (2001) 以及 Alikhani 和 Ghanbari (2024) 考慮。


另請參閱

迂迴矩陣, Dijkstra 演算法, Kruskal 演算法, 矩陣樹定理, 最大生成樹, 最小生成樹, 最短路徑問題, 計程車度量,

使用 探索

參考文獻

Alikhani, S. 和 Ghanbari, N. "圖論中的黃金比例:綜述。" 2024 年 7 月 9 日。 https://arxiv.org/abs/2407.15860Colbourn, C. J.; Day, R. P. J.; 和 Nel, L. D. "圖的生成樹的逆排序和排序。" J. Algorithms 10, 271-286, 1989.Eppstein, D. "生成樹和生成子圖。" 計算幾何手冊 (J.-R. Sack 和 J. Urrutia 編輯) 中的第 9 章。阿姆斯特丹,荷蘭:North-Holland,pp. 425-461, 2000.Godsil, C. 和 Royle, G. 代數圖論。 紐約:Springer-Verlag, 2001.Koshy, T. 斐波那契數和盧卡斯數及其應用。 紐約:Wiley-Interscience, 2001.Nikolić, S.; Trinajstić, N.; 和 Mihalić, A. "迂迴矩陣和迂迴指數。" QSAR 和 QSPR 中的拓撲指數和相關描述符 (J. Devillers A. T. 和 Balaban 編輯) 中的第 6 章。阿姆斯特丹,荷蘭:Gordon and Breach,pp. 285-286, 2000.Skiena, S. 實現離散數學:組合數學和圖論與 Mathematica。 雷丁,馬薩諸塞州:Addison-Wesley,pp. 224-227, 1990.Sloane, N. J. A. 序列 A000012/M0003, A000027/M0472, A000272/M3072, A001353/M3499, A0041463867, A006234/M3496, A006235/M4849, A006237/M3725, A007341, A020871, A068087, A071763, A129743, A193126, A193127, A193128, A193129, A193130, A193131, A193132, A193133, A193134, A193135, A193136, A193137, A193148, A193149, A193150, A193151, A193152, A193153, A193154 在 "整數序列線上百科全書" 中。Trent, H. "關於連通線性圖中所有可能樹的列舉和列舉的註釋。" Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 40, 1004-1007, 1954.West, D. B. 圖論導論,第二版。 英格爾伍德懸崖,新澤西州:Prentice-Hall, 2000.Zheng

在 上被引用

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請引用為

Weisstein, Eric W. "生成樹。" 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/SpanningTree.html

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