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图的韧性


一个连通图 G 被称为 t-韧的,如果对于每个整数 k>1,图 G 不能通过移除少于 tk 个顶点而被分割成 k 个不同的连通分量。图 G 的韧性 t(G) 被定义为最大的实数,使得从 G 中删除任意 s 个顶点后,得到的图要么是连通的,要么最多有 s/t 个连通分量。韧性也可以简单地定义为

 t(G)=min_(S)(|S|)/(c(G-S))

其中 c 是连通分量的数量,最小值取自 G 的所有顶点割 S (Chvátal 1973)。

这个性质被称为“韧性”,因为它衡量了一个图的各个部分“紧密地结合在一起”的程度 (Chvátal 1973)。 特别地,每个 t-韧的图也是 2t-顶点连通的。

一个图是完全图 当且仅当 t(G)=infty (Chvátal 1973)。

虽然 Chvátal (1973) 将不连通图的 t(G)=0 定义为 0,但使用顶点割的定义作为增加连通分量数量的割,该定义可以应用于给出不连通图的明确定义的韧性。

韧性的边割类似物被称为图强度

识别一个图是否为 1-韧是 NP-困难 的 (Bauer 等人 1990)。

ToughnessCuts

请注意,必须考虑所有顶点割(而不仅仅是最小顶点割)。例如,在 3-齿轮图 的情况下,{2,3} 是大小为 2 的最小顶点割,移除后留下两个分量,比率为 2/2=1,而移除大小为 3 的顶点割 {2,3,4} 会留下 4 个分量,比率为 3/4,这是可能的最小值。

Chvátal (1973) 表明,完全二分图 K_(m,n) (其中 m<=n) 的韧性为 m/n,而车图 K_m×K_n 的韧性为 (m+n)/2-1

每个哈密顿图都是 1-韧的(即韧性 t>=1),但存在反例,最小的反例在 7 个顶点上,一个非哈密顿图的韧性为 1。Chvátal (1973) 推测,所有韧性大于 3/2 的图都是哈密顿图,但 Bauer 等人 (2000) 驳斥了这一推测,他们表明并非每个 2-韧的图都是哈密顿图。Chvátal 的韧性猜想认为存在一个韧性阈值 t_0,高于该阈值 t_0-韧的图始终是哈密顿图;其真假仍未解决 (Bauer 等人 2000)。

韧性大于 1 的小型非哈密顿图总结在下表中。

韧性为 t 的非哈密顿图t
(1,1)-Blanusa snark8/7
各种 (18,k)-次哈密顿图7/6
Sousselier 图,16-Lindgren-Sousselier 图,各种 (18,k)-次哈密顿图6/5
(13,1)-次哈密顿图Tietze's 图5/4
(1,2)-Blanusa snark,各种 (18,k)-次哈密顿图9/7
Petersen 图 P4/3

另请参阅

图强度, 顶点割

使用 探索

参考文献

Bauer, D.; Broersma, H.; and Schmeichel, E. "Toughness in Graphs--A Survey." Graphs and Combinatorics 22, 1-35, 2006.Bauer, D.; Broersma, H. J.; and Veldman, H. J. "Not Every 2-Tough Graph Is Hamiltonian." Disc. Appl. Math. 99, 317-321, 2000.Bauer, D.; Hakimi, S. L.; and Schmeichel, E. "Recognizing Tough Graphs Is NP-Hard." Disc. Appl. Math. 28, 191-195, 1990.Chvátal, V. "Tough Graphs and Hamiltonian Circuits." Disc. Math. 5, 215-228, 1973.Cunningham, W. H. "Optimal Attack and Reinforcement of a Network." J. Assoc. Comput. Mach. 32, 549-561, 1985.

请引用为

Weisstein, Eric W.,"图的韧性。" 来自 Web 资源。 https://mathworld.net.cn/GraphToughness.html

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