Русская Википедия:Полная раскраска

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Файл:Complete coloring clebsch graph.svg
Полная раскраска графа Клебша восемью цветами. Каждая пара цветов появляется по меньшей мере на одном ребре. Никаких полных раскрасок с большим числом цветов не существует — при любой раскраске в 9 цветов некоторые цвета могут появиться только на одной вершине, и соседних вершин не хватит, чтобы вовлечь все пары цветов. Таким образом, ахроматическое число графа Клебша равно 8.

В теории графов полная раскраска — это противоположность гармонической раскраске в том смысле, что это раскраска вершин, в которой каждая пара цветов встречается по меньшей мере на одной паре смежных вершин. Эквивалентно, полная раскраска — это минимальная раскраска, в том смысле, что её нельзя преобразовать в правильную раскраску с меньшим числом цветов путём слияния двух цветов. Ахроматическое число ψ(G) графа G — это максимальное число цветов среди всех полных раскрасок графа G.

Теория сложности

Нахождение ψ(G) является задачей оптимизации. Проблема разрешимости для полной раскраски может быть сформулирована как:

ДАНО: Граф <math>G=(V,E)</math> и положительное целое число <math>k</math>
ВОПРОС: Существует ли разбиение множества вершин <math>V</math> на <math>k</math> или более непересекающихся множеств <math>V_1,V_2,\ldots,V_k</math> таких, что каждое <math>V_i</math> является независимым множеством для <math>G</math> и таких, что для каждой пары различных множеств <math>V_i,V_j,V_i \cup V_j</math> независимым множеством не является.

Определение ахроматического числа является NP-трудной. Определение, не будет ли ахроматическое число больше заданного числа является NP-полной, как показали Янакакис и Гаврил (Yannakakis, Gavril) в 1978 году путём преобразования из задачи поиска минимального наибольшего паросочетания[1].

Заметим, что любая раскраска графа с минимальным числом цветов должна быть полной раскраской, так что минимизация числа цветов полной раскраски является просто переформулировкой стандартной задачи раскраски графа.

Алгоритм

Оптимизационная задача допускает аппроксимацию с гарантированной эффективностью <math>O\left(|V|/\sqrt{\log |V|}\right)</math>[2].

Специальные случаи графов

Задача определения ахроматического числа остаётся NP-полной также для некоторых специальных классов графов: двудольные графы[3], дополнения двудольных графов (то есть, графы, не имеющие независимого множества с более чем двумя вершинами)[1], кографы, интервальные графы[4] и даже деревья[5].

Для дополнений деревьев ахроматическое число может быть вычислено за полиномиальное время[6]. Для деревьев можно задачу аппроксимировать с постоянным коэффициентом[2].

Известно, что ахроматическое число n-мерного графа гиперкуба пропорционально <math>\sqrt{n2^n}</math>, но точная константа пропорциональности не известна[7].

Примечания

Шаблон:Примечания

Ссылки

Шаблон:Rq