Кіріспе
Граф теориясында бағытталмаған графтың шеңбері – графтың ішіндегі ең қысқа циклдің ұзындығы. Егер графтың ішінде ешқандай цикл болмаса (яғни, ол орман болса), оның шеңбері шексіз деп есептеледі. Мысалы, 4 циклдің (төртбұрыштың) шеңбері 4-ке тең. Тордың да шеңбері 4-ке тең, ал үшбұрышты тордың шеңбері 3-ке тең. Шеңбері төрт немесе одан жоғары граф үшбұрышсыз болады.
In graph theory, the girth of an undirected graph is the length of a shortest cycle contained in the graph. If the graph does not contain any cycles (that is, it is a forest), its girth is defined to be infinity. For example, a 4 cycle (square) has girth 4. A grid has girth 4 as well, and a triangular mesh has girth 3. A graph with girth four or more is triangle free.
Қуыстар
Мүмкіндігінше кіші болатын g айналымды кубикалық граф (барлық төбелері үшінші дәрежеде) g қапас (немесе (3,g) қапас) деп аталады. Петерсен графы – бірегей 5 қапас (ол 5 айналымды ең кішкентай кубикалық граф), Хейвуд графы – бірегей 6 қапас, МакГи графы – бірегей 7 қапас және Тютте сегіз қапасы – бірегей 8 қапас. Белгілі бір айналым үшін бірнеше қапас болуы мүмкін. Мысалы, 10 айналымды үш изоморфты емес қапас бар, олардың әрқайсысында 70 төбесі бар: Балабанның 10 қапасы, Харрис графы және Харрис–Вонг графы.
Көлбеу және графиктің түсі
Кез келген оң бүтін сандар g және χ үшін, кемінде g шеңбері және кемінде χ хроматикалық саны бар граф бар; мысалы, Грётцш графигі үшбұрышсыз және оның хроматикалық саны 4-ке тең, ал Грётцш графигін құру үшін қолданылған Мицельски құрылысын қайталау, кездейсоқ үлкен хроматикалық санға ие үшбұрышсыз графтарды тудырады. Пол Эрдос бұл жалпы нәтижені алғашқы болып ықтималдық әдісін қолдана отырып дәлелдеді. Нақтырақ айтқанда, ол n төбесі бар кездейсоқ граф, әр қабырғаны n^( (1–g)/g) ықтималдығымен тәуелсіз түрде таңдау арқылы құрастырылса, n шеңберінің ұзындығы g немесе одан кем болатын циклдердің саны 1-ге жақындайтын ықтималдықпен, бірақ өлшемі k-ға тең тәуелсіз жиынтығы болмайтынын көрсетті. Сондықтан, әр қысқа циклден бір төбесін алып тастау g-ден үлкен шеңбері бар кіші графты қалдырады, онда түстің әр класы кішкентай болуы керек, демек, кез келген түстеуде кем дегенде k түс қажет. Жоғары шеңбер және хроматикалық саны бар нақты, бірақ үлкен графтарды шекті өрістердегі сызықтық топтардың белгілі бір Кейли графтары ретінде құруға болады. Бұл керемет Раманужан графтарында кеңейтімнің үлкен коэффициенті де бар.
Қарым-қатынас ұғымдары
Графиктің тақ және жұп шеңберлері ең қысқа тақ циклдің және ең қысқа жұп циклдің ұзындығын білдіреді. Графиктің шеңбері – ең қысқа емес, ең ұзын (жа simple) циклдің ұзындығы. Ең кіші тривиальды емес циклдің ұзындығы ретінде қарастырылған шеңбер, систолалық геометриядағы 1-ші систола немесе жоғары систолалар сияқты табиғи жалпыламаларға ие. Шеңбер – жиек байланыстылығына қарама-қарсы ұғым, яғни жазық графтың шеңбері оның қос графигінің жиек байланыстылығымен тең, және керісінше. Бұл ұғымдар матроид теориясында матроидтың шеңбері арқылы біріктіріледі, ол матроидтағы ең кіші тәуелді жиынның мөлшерімен анықталады. Графикалық матроид үшін матроид шеңбері негізгі графтың шеңберіне тең, ал кографикалық матроид үшін – жиек байланыстылығына тең.
Есептеу
Бағытталмаған графтың шеңберін әр түйінден ендік бірінші іздеуді жүргізу арқылы есептеуге болады, бұл ретте күрделілігі O(V+E) болады, мұнда V – графтың түйіндерінің саны, ал E – қабырғаларының саны. Практикалық оңтайландыру – бұл BFS іздеу тереңдігін осы уақытқа дейін табылған ең кішкентай цикл ұзындығына байланысты шектеу. Егер шеңбер жұп болса және граф жазық болса, онда жақсырақ алгоритмдер белгілі. Графтың шеңберін есептеу, төменгі шектер тұрғысынан қарағанда, графта үшбұрыш табу мәселесін шешуден кем емес қиын.