가중치 그래프의 최소 스패닝 트리에 주어진 가중치와 동일한 수의 가장자리가 있습니까?


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가중 그래프 에 두 개의 서로 다른 최소 스패닝 트리 및 가있는 경우 모든 모서리 에 가중치가 동일한 의 모서리 수는 입니다 (포함 자체)의 에지의 수와 동일하다 동일한 가중치 ? 진술이 사실이라면 어떻게 증명할 수 있습니까?GT1=(V1,E1)T2=(V2,E2)eE1E1eeE2e


까다 롭지 만 실행 가능한 방법 중 하나는 1) Kruskal의 알고리즘이 모든 최소 스패닝 트리를 생성 할 수 있고 2) Kruskal이 발견 한 모든 최소 스패닝 트리가 동일한 에지 가중치 다중 집합을 가지고 있음을 보여주는 것입니다.
Raphael

답변:


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주장 : 그렇습니다. 그 진술은 사실입니다.

증거 스케치 : 하자 T1,T2 에지 체중 멀티 세트 두 최소 스패닝 트리 수 W1,W2 . W1W2 가정 하고 W = W 1 Δ W 2로 대칭 차이 를 나타냅니다 .W=W1ΔW2

eT1ΔT2w(e)=minWeeT1ΔT2minWminWWeT1T1minWT2

이제 모든 가장자리 고려 컷도 있습니다 에 의해 유도되는 에 . 에지가있는 경우 동일하게 가중치가 갖고있는 , 업데이트 사용하여 대신 ; 새 트리는 여전히 과 동일한 에지 가중치 다중 집합을 갖는 최소 스패닝 트리입니다 . 이 인수를 반복하여 를 두 요소로 축소 하여 모든 단계에서 후보 세트에서 하나의 모서리를 제거 합니다. 따라서 우리는T2CT1(e)eT1eeT1eeT1WeT2CT1(e)(여기서 은 업데이트 된 버전 임) 이외의 가중치가 있습니다 .T1w(e)

이제 우리는 항상 선택할 수 있습니다 우리가 바꿀 수 있도록 및 우리는 새로운 스패닝 트리를 만들 수 있습니다 즉, ¹eCT1(e)T2ee

T3={(T1{e}){e},w(e)<w(e)(T2{e}){e},w(e)>w(e)

및 보다 작은 중량을 가지며 ; 이것은 최소 스패닝 트리로 의 선택과 모순 됩니다. 따라서 입니다.T1T2T1,T2W1=W2


  1. 가 발생한 노드 는 경로 연결된 . 는 의 고유 한 경계입니다 .eT2PePCT1(e)

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Dave의 의견을 참조하여 0) TikZing 후 잘못된 예가 있다고 생각한 후 1) 진술을 증명하려고하지만 실패합니다. 증명이 실패하고 다시 실패한 위치를 기반으로하며 마지막으로 3) 이러한 새로운 예제가 증명을 제시하는 데 실패한 방식을 사용합니다. 그것은 아마도 그것이 가능한 한 세련되지 않은 이유 일 것입니다.
Raphael

찬성 정확하게, 나는에 의해 유도 CYT 무엇을 의미하는지 이해하지 못하는 에 단지처럼 상처를 보았다 I 컷T 1 ( S , V - S )eT1(S,VS)
dragoboy

@dragoboy 제거하면 연결이 끊어집니다. ; 하나의 구성 요소는 형성 하고 다른 구성 요소 는 보완을 구성합니다. T 1 SeT1S
Raphael

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다음은 다른 matroid에서도 작동하는 약간 더 간단한 주장입니다. (이 질문은 다른 질문에서 보았습니다 .)

가장자리 가 이라고 가정합니다 . 일반성을 잃지 않고 가중치 함수 가 값을 취 한다고 가정하면, 우리는 대한 세트 로 의 파티션을 갖습니다 . 비어 있지 않은 의 수 와 의 꼭짓점 수 을 유도 할 수 있습니다 . 대한 및 , 문은 분명하다.m w [ m ] E E I : = w - ( I ) I [ m ] J E I N G J = 1 NGmw[m]EEi:=w1(i)i[m]jEinGj=1n

matroids에 대한 표준 사실은 모든 MST 에 대해 욕심 알고리즘이 생성하도록 에 의해 유도 된 순서의 선형 확장이 있다는 것 입니다.TwT

인덕션을 닫으려면 를 가 비어 있지 않도록 가장 큰 숫자로 . 설정 . 선형 확장은 모든 모서리 앞에 모든 모서리를 넣는 것을 관찰하십시오 . 사실에 따르면, 모든 MST는 에 의해 유도 된 하위 그래프 의 스패닝 포리스트 와 일부 가장자리로 됩니다. 유도 가설함으로써, 각 연결 컴포넌트 각각의 에지의 수가 동일 갖는다 위한 . 모든 선택부터E t E ' = E 1E t - 1 w E ' E t F E ' E t F E I I < t F E t F FtEtE=E1Et1wEEtFEEtFEii<tF크기가 를 완성하는 데 필요한 에서 스패닝 트리 까지의 가장자리 수는 의 선택과 무관 하며 완료됩니다.EtFF


MST 문제에 대한 matroid를 수 있습니까 ? 나는 생각해 내기가 힘들다는 것을 기억하고 있으며, 아직 (엄격하게) 그것을 보지 못했습니다. 그렇습니다. 우리는 탐욕스러운 알고리즘을 사용하지만 matroid 이론 (표준적인) 탐욕은 아닙니다 .
Raphael

즉, Kruskal 알고리즘의 정확성과 모든 MST 가중치 다중 집합의 특정 (정렬 된) 순열을 사용하여 Kruskal 실행에서 얻을 있다는 사실에 의해 핵심 논거가 작동하고 (매트 로이드가 전혀 필요하지 않음) 생각합니다. 엄격한 증거 보류 중), 주장은 다음과 같습니다. 나는 주장 자체를 사용하지 않고 Kruskal이 왜 모든 MST를 찾아야하는지 명확하지 않다. 하나가 있다면 분명히 했다 다른 체중 MULTISET을, 크루스 칼은 그것을 찾을 수 없을 것입니다!
Raphael

1. matroid는 그래픽 matroid입니다. 끝난!
Louis

2. 당신은 혼란스러워합니다. 추상적으로 우리는 기본 폴리 토프에 대해 선형 최적화를 수행하고 있습니다. matroids의 표준 특성 중 하나는 욕심 많은 알고리즘이 모든 가중치에 대해 작동한다는 것입니다. 모든 최소 스패닝 트리는이 폴리 토프의면의 정점입니다. 이제 LP의 표준 아이디어는 내가 언급 한 표준 사실로 이어집니다. w
Louis

1. 당신은 참조를 줄 수 있습니까? 나도 몰라 그래픽 matroid합니다. 2. 이제 LP도 여기에 끌어다 놓습니다! 내가 말하는 것은 당신의 대답에 matroid가 없으며 matroid가 없으면 추론 자체가 주장 자체에 의존하는 것 같습니다. 그 주위에 방법이 있다면, 답변을 편집 / 명확하게하십시오.
Raphael
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