Изменения

Перейти к: навигация, поиск

Рёберная раскраска двудольного графа

527 байт добавлено, 15:18, 19 ноября 2017
Нет описания правки
{{Лемма
|id = lem2
|statement= В [[Основные определения теории графов#defBiparateGraph | [двудольном]] <tex>k</tex>-[[Основные определения теории графов#defRegularGraph | регулярном]] с одинаковыми по размеру долями графе существует совершенное паросочетание.
|proof=
# Возьмём <tex>L</tex> {{---}} произвольное подмножество левой доли. Рассмотрим подграф образованный <tex>L</tex> и множеством всех их соседей из правой доли <tex>R</tex>. Все вершины левой доли нашего подграфа будут иметь степень <tex>k</tex>, а степени вершин правой доли '''не превосходит''' <tex>k</tex>.# Посчитаем количество рёбер <tex>m_{L}</tex> в данном подграфе. В силу его двудольности это число будет равняться сумме степеней вершин одной из долей. <tex>m_{L} = \underset{{v\in L}}{\sum} deg(v) = |L|\cdot k = \underset{{u\in R}}{\sum} deg(u) \leqslant |R|\cdot k</tex>. Из этого мы получаем, что <tex>|L|\leqslant |R|</tex>.# Значит в данном графе выполняется [[Теорема Холла | Теорема Холла]]. Из чего следует, что в нём есть совершенное паросочетание.
}}
|statement= Существует рёберная раскраска двудольного графа <tex>G</tex> в <tex>\Delta(G)</tex> цветов. Иными слова для двудольного графа <tex>\chi '(G) = \Delta(G)</tex>
|proof=
В доказательство рассмотрим следующий алгоритм поиска такой раскраски: 1) Для начала сделаем доли графа одинаковыми по размеру, дополнив меньшую из долей необходимым количеством [[Основные определения теории графов#isolated_vertex | изолированных вершин]]
2) Следующим жадным алгоритмом сделаем его <tex>\Delta(G)-</tex>регулярным: пока граф не регулярный возьмём вершину левой доли степени меньше <tex>\Delta(G)</tex> и аналогичную вершину правой доли. Соединим их ребром
 
 
Докажем, что такой жадный алгоритм всегда выполняет поставленную задачу.
 
Предположим, что это не так, и, не нарушая общности, у нас остались вершины в правой доле степени меньше <tex>\Delta(G)</tex>, а в левой таких вершин нет. Давайте посчитаем количество рёбер <tex>m</tex> в графе. Из левой доли исходит <tex>|L| \cdot \Delta(G)</tex> рёбер. В правую же приходит не более <tex>|R| \cdot \Delta(G)</tex> рёбер, но так как существует вершина степени меньше <tex>\Delta(G)</tex>. То неравенство строгое. Получается <tex>|L| \cdot \Delta(G) = m < |R| \cdot \Delta(G)</tex>. Но в нашем графе <tex>|L| = |R|</tex>. Следовательно <tex>\Delta(G) < \Delta(G)</tex>, что приводит нас к противоречию
 
3) Мы получили регулярный двудольный граф с равными доля. По нашей лемме в таком графе есть совершенное паросочетание. Найдём его, например [[Алгоритм Куна для поиска максимального паросочетания | алгоритмом Куна]] и удалим его их графа.
6) В конце нам остаётся каждое паросочетание покрасить в свой цвет и удалить рёбра, которых не было в изначальном графе
 
 
Докажем, что такой жадный алгоритм из пункта 2 всегда выполняет поставленную задачу.
 
Предположим, что это не так, и, не нарушая общности, у нас остались вершины в правой доле степени меньше <tex>\Delta(G)</tex>, а в левой таких вершин нет. Давайте посчитаем количество рёбер <tex>m</tex> в графе. Из левой доли исходит <tex>|L| \cdot \Delta(G)</tex> рёбер. В правую же приходит не более <tex>|R| \cdot \Delta(G)</tex> рёбер, но так как существует вершина степени меньше <tex>\Delta(G)</tex>. То неравенство строгое. Получается <tex>|L| \cdot \Delta(G) = m < |R| \cdot \Delta(G)</tex>. Но в нашем графе <tex>|L| = |R|</tex>. Следовательно <tex>\Delta(G) < \Delta(G)</tex>, что приводит нас к противоречию
* [[Алгоритм Куна для поиска максимального паросочетания]]
* [[Раскраска двудольного графа в два цвета]]
 
==Источники информации==
* [https://ru.wikipedia.org/wiki/Рёберная_раскраска Википедия {{---}} Рёберная раскраска]
 
[[Категория: Двудольные графы]]
[[Категория: Раскраски графов]]
89
правок

Навигация