Кіріспе

Жазықтықтағы бірлік дискілердің қиылысу графы

Геометриялық графтар теориясында бірлік дискі граф – Евклид жазықтығындағы бірлік дискілер жиынының қиылысу графы. Яғни, бұл графта әр дискіге бір төбе сәйкес келеді және егер сәйкес дискілердің орталары бірлік қашықтықта болса, онда екі төбе арасында қабырға болады. Олар көбінесе Пуассон нүктелік процесінен құралады, бұл оларды кездейсоқ құрылымның қарапайым мысалы етеді.

Қасиеттері

Бірлік дискі графигінің кез келген индукцияланған кішіграфигі де бірлік дискі графигі болып табылады. Бірлік дискі графигі емес графтың мысалы – алты жапыраққа жалғанған бір орталық түйіні бар жұлдыз: егер алты бірлік дискінің әрқайсысы ортақ бірлік дискіге жанасса, онда осы алты дискінің екеуі бір-біріне жанасуы керек. Сондықтан, бірлік дискі графиктері индукцияланған кішіграфиктерді қамти алмайды. Басқа да көптеген тыйым салынған индукцияланған кішіграфиктер белгілі. Белгіленген төбелері бар бірлік дискі графиктерінің саны экспоненциалдық фактор ішінде орналасқан. Бұл жылдам өсім бірлік дискі графиктерінің шектеулі егіз ені болмайды дегенді көрсетеді.

Қолданбалар

, бірлік дискі графикалары компьютерлік ғылымда арнайы сымсыз байланыс желілерінің топологиясын модельдеу үшін қолданылып келеді. Бұл қолданбада түйіндер базалық станциясыз тікелей сымсыз байланыс арқылы қосылады. Барлық түйіндер біртекті және барлық бағыттағы антенналармен жабдықталған деп есептеледі. Түйіндердің орналасуы Евклидтік нүктелер ретінде модеделденеді, ал бір түйінден екінші түйінді сигнал қабылдай алатын аймақ шеңбер ретінде модеделденеді. Егер барлық түйіндерде бірдей қуаттылықтағы хабар тарату құралдары болса, онда бұл шеңберлердің бәрі бірдей болады. Кездейсоқ түрде жасалған диск орталықтарынан құралған бірлік дискі графикалары түріндегі кездейсоқ геометриялық графиктер де перколяция және басқа да әртүрлі құбылыстардың моделі ретінде пайдаланылды.

Есептеу күрделілігі

Егер бір адамға кез келген белгіленген өлшемдегі кеңістікте бірлік дискілердің (немесе олардың орталықтарының) жиынтығы берілсе, орталықтарды жақын маңдағы бүтін сандық тор нүктелеріне дөңгелектеу арқылы, бір-бірінен тұрақты қашықтықтағы барлық орталықтарды табу үшін хэш-кестесін пайдалану арқылы және шеңберлері қиылысатын жұптар үшін алынған жұптар тізімін сүзгілеу арқылы сәйкес бірлік дискілер графигін сызықтық уақытта құруға болады. Бұл алгоритм қарастырған жұптар санының соңғы графиктегі қабырғалар санына қатынасы тұрақты, бұл сызықтық уақытпен байланысты. Алайда, бұл тұрақты өлшемнің функциясы ретінде экспоненциалды түрде өседі. Геометриясыз берілген графикті бірлік дискілер графигі ретінде бейнелеуге болатынын анықтау NP қиын (нақтырақ айтқанда, нақты сандардың экзистенциалдық теориясы үшін толық). Сонымен қатар, бірлік дискілер графигінің нақты координаттарын шығару полиномиалдық уақытта мүмкін емес: мұндай бейнелеуде экспоненциалды түрде көптеген биттерді қажет ететін бірлік дискілер графиктері бар. Дегенмен, көптеген маңызды және қиын графиктарды оңтайландыру мәселелері, мысалы, ең үлкен тәуелсіз жиын, графиктерді бояу және ең аз доминантты жиын, осы графиктердің геометриялық құрылымын пайдалану арқылы тиімді түрде жуықтауға болады, ал ең үлкен клика мәселесі осы графиктер үшін дәл осы уақытқа дейін шешіледі. Дискілік бейнелеуі белгісіз болса да, және кіріс ретінде абстрактты график берілген болса да, полиномиалдық уақытта максималды кликаны немесе графиктің бірлік дискілер графигі емес екендігінің дәлелін шығару және ашкөз бояу алгоритмін қолдану арқылы оңтайлы бояуды 3 есеге жуықтау мүмкін.