2010-04-11 11 views
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si tenemos un (arbitrario) conectado grafo no dirigido G, cuyos bordes tienen distintas pesos,¿Hay un árbol de expansión mínimo que no contenga el borde ponderado mínimo/máximo?

  1. hace cada MST de G contiene el borde mínimo ponderado?
  2. ¿Hay un MST de G que no contiene el borde ponderado máximo?

Además, estoy más agradecido si alguien puede dar una pista de las cosas clave que debe tener en cuenta cuando se trata de tales preguntas MST.

Este es un problema de tarea. Gracias.

Respuesta

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¿Hay un MST de G que no contenga el límite máximo ponderado?

Puede haber, pero no tiene que ser así. Considere un gráfico de 4 vértice de la siguiente manera:

[A]--{2}--[B] 
|   | 
|   | 
{1}  {3} 
|   | 
|   | 
[C]-{50}--[D] 

El árbol de expansión mínima consiste en el conjunto de aristas {CA, AB, BD}. El peso máximo del borde es 50, a lo largo de {CD}, pero no es parte del MST. Pero si G ya fuera igual a su propio MST, entonces obviamente tendría con su propio límite máximo.

¿cada MST de G contiene el borde ponderado mínimo?

Sí. Los MST tienen una propiedad de corte . Un corte es simplemente una partición de los vértices del gráfico en dos conjuntos disjuntos. Para cualquier corte que pueda hacer, si el peso de un borde en ese corte es más pequeño que los pesos de los otros bordes en el corte, entonces este borde pertenece a todos los MST en el gráfico. Debido a que garantizaste que los pesos de los bordes son distintos, también has garantizado que hay un borde que es más pequeño que todos los otros bordes.

Además, estoy más agradecido si alguien puede dar una pista de las cosas clave que debe tener en cuenta cuando se trata de tales preguntas MST.

Lo mejor que puede hacer es razonar sobre las cosas usando las propiedades de los MST en general, y tratar de construir contraejemplos específicos que, en su opinión, probarán su caso. Di un ejemplo de cada línea de razonamiento anterior. Debido a las propiedades de corte y ciclo, siempre puede determinar exactamente qué bordes se encuentran en un MST, por lo que puede probar sistemáticamente cada borde para determinar si está o no en el MST.

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Para su primera pregunta la respuesta es no, y kruskal's algorithm lo demuestra. Siempre seleccionará el límite de costo mínimo.

Para la segunda pregunta, la respuesta es sí, y es trivial para encontrar un gráfico de ejemplo:

1 - 2 (cost 10) 
2 - 3 (cost 100) 
3 - 1 (cost 1000) 

El tercer borde nunca será seleccionado, ya que introduce un ciclo. Entonces, básicamente, si el borde con el costo máximo crearía un ciclo si se inserta en el MST, no se insertará.

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¿Todos los MST de G contienen el borde ponderado mínimo?

Sí. Supongamos que tenemos un MST que no contiene el borde de peso mínimo. Ahora la inclusión de este borde en el MST dará como resultado un cycle. Ahora siempre habrá otro borde en el cycle que se puede quitar para eliminar el ciclo y mantener el gráfico (MST) conectado.

¿Hay un MST de G que no contiene el límite máximo ponderado?

Depende del gráfico. Si el en sí es un árbol, debemos incluir todos sus bordes n-1 en el MST, por lo que no se puede excluir el límite de peso máximo. Además, si el límite de peso máximo es cut-edge, por lo que su exclusión nunca dará como resultado la conectividad, entonces no se podrá excluir el límite de peso máximo. Pero si el borde de peso máximo es una parte de cycle, entonces es posible excluirlo del MST.

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¿Veo que también está estudiando para CSC263 a través de la prueba de 2009? (! Lo mismo aquí)

Otra forma de ver que el mínimo es siempre en el MST es mirar simplemente en este borde mínimo (llamarlo e):

  e 
v1 ---------------- v2 

(supongo que esto tiene conexiones a otras verticies). Ahora, para que NO se incluya en el MST final significa que en un punto tenemos, sin pérdida de generalidad, v1 en el MST pero no en el v2. Sin embargo, la única forma de agregar v2 sin agregar e sería decir que la adición de v1 no agregó e a la cola (porque por definición, e estaría en la parte superior de la cola porque tiene la prioridad más baja) pero esto contradice el teorema de construcción MST.

Esencialmente, es imposible tener un borde con un peso mínimo para no llegar a la cola, lo que significa que cualquier MST construido lo tendría.

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