Кіріспе
Графтың жиектері түстелу теоремасы Граф теориясында Визинг теоремасы әрбір қарапайым бағытталмаған графтың жиектері графтың Δ ең жоғары дәрежесінен бір үлкен түстер саны арқылы түстелуі мүмкін деп айтады. Кем дегенде Δ түстер әрқашан қажет, сондықтан бағытталмаған графиктерді екі сыныпқа бөлуге болады: Δ түстер жеткілікті болатын "бірінші класс" графиктері және Δ + 1 түстер қажет болатын "екінші класс" графиктері. Визинг теоремасының жалпы нұсқасында циклсіз әрбір бағытталмаған мультиграфты ең көп Δ+μ түстермен бояуға болады, мұнда μ - мультиграфтың көбейуі. Теорема 1964 жылы жариялаған Вадим Г. Визингтің есімімен аталған.
In graph theory, Vizing's theorem states that every simple undirected graph may be edge colored using a number of colors that is at most one larger than the maximum degree Δ of the graph. At least Δ colors are always necessary, so the undirected graphs may be partitioned into two classes: "class one" graphs for which Δ colors suffice, and "class two" graphs for which Δ + 1 colors are necessary. A more general version of Vizing's theorem states that every undirected multigraph without loops can be colored with at most Δ+µ colors, where µ is the multiplicity of the multigraph. The theorem is named for Vadim G. Vizing who published it in 1964.
Ашылу
Орыс математигі Вадим Г. Визинг ашқан теорема 1964 жылы Новосибирскте жұмыс істеп жүрген кезінде жарияланды және Визинг теоремасы деп аталды. Үндістан математигі Р. П. Гупта докторлық диссертациясын (1965-1967) жүргізген кезде теореманы өз бетінше тапты.
Мысалдар
1=Δ = 1 болған кезде G графигінің өзі сәйкес болуы керек, екі жиегі көршілес болмауы керек, ал оның жиегінің хроматикалық саны бір болуы керек. Яғни, 1=Δ(G) = 1 бар барлық графиктер бірінші сыныпқа жатады. 1=Δ = 2 болғанда, G графигі жолдар мен циклдердің ажыратылған одағы болуы керек. Егер барлық циклдер жұп болса, онда олар екі түстерді әр циклдің айналасында ауыстырып, екі жиекті түстеуге болады. Алайда, егер кем дегенде бір тақ цикл болса, онда 2 жиекті бояу мүмкін емес. Яғни, 1=Δ = 2 графигі бірінші сыныпқа жатады, егер және тек егер ол екі бөлік болса.
Графиктердің жіктелуі
Бірнеше автор кейбір графиктерді бірінші немесе екінші сыныпқа жатқызған қосымша шарттарды ұсынды, бірақ толық жіктелуді ұсынбады. Мысалы, егер G графигіндегі Δ ең жоғары дәрежесінің нүктелері тәуелсіз жиынтықты құраса немесе, жалпы алғанда, егер осы нүктелер жиынтығының индукцияланған субграфы орман болса, онда G бірінші сыныпқа жатады. барлық графтардың бірінші сыныпқа жататындығын көрсетті. Яғни, кездейсоқ графиктердің Ердос-Рейньи моделі бойынша, онда барлық n нүктелі графиктер бірдей ықтимал, p ((n) осы үлестіруден алынған n нүктелі графиктің бірінші сыныпқа жататын ықтималдық болсын; содан кейін p ((n) n шексізге қарай бірге жақындаса. p ((n) бірлікке қарай ығысу жылдамдығының нақты шегін қараңыз.
Жеткізбелі беттердегі графиктер
1969 жылы Бранко Грунбаум кез келген екі өлшемді бағдарланған көптүстіктегі, мысалы, торда полиэдрлік ендіруі бар әрбір 3 тұрақты граф бірінші сыныпқа жатады деп болжады. Бұл жағдайда полиэдрлік кіріктіру - графиктің кіріктірілуі, яғни кіріктірудің әрбір бетінің топологиялық жағынан дискісі және кіріктірудің қос графигі қарапайым, өзіндік циклдері немесе бірнеше көршілігі жоқ. Егер бұл шын болса, бұл төрт түстер теоремасының жалпылауы болады, оны Тайт 3 тұрақты графиктің сфераға полиэдрлік енуі бірінші сыныпқа жатады деген мәлімдемеге тең деп көрсетті. Алайда, жоғары жанрлық бағытты беттерде полиэдрлі еніп жатқан снарктарды тауып, бұл болжамның жалған екенін көрсетті. Осы құрылысқа сүйене отырып, ол көпбұрышты енген графиктің бірінші сыныпқа жататынын айту NP толық екенін көрсетті.
Алгоритмдер
кез келген графиктің жиектерін Δ + 1 түстермен бояу үшін полиномиалдық уақыт алгоритмін сипаттаңыз, мұнда Δ - графиктің ең жоғары дәрежесі. Яғни, алгоритм екінші сыныптағы графиктер үшін түстердің оңтайлы санын пайдаланады және барлық графиктер үшін қажеттіден бір түсті көбірек қолданады. Олардың алгоритмі Визингтің теоремасын дәлелдеудің бастапқы стратегиясына сәйкес келеді: ол түссіз графиктен басталады, содан кейін графикті қайтадан бояудың жолын тауып, түсті жиектердің санын бірге көбейтеді. Нақтырақ айтқанда, uv - жартылай боялған графиктегі түссіз жиек деп есептейік. Мисра мен Грис алгоритмі u-ның көршілерінде бағытталған псевдоорман P (әр нүктеде ең көп дегенде бір шығыс жиегі бар график) құру ретінде түсіндірілуі мүмкін: u-ның әрбір көрші p үшін алгоритм p-ге кез келген жиектер қолданбайтын c түсті табады, q нүктесін табады (егер ол бар болса) оның үшін uq жиегінің түсі c болады және P-ге pq жиегі ретінде қосады. Екі жағдай бар: егер P-де шығыс жиектері жоқ v-ден w-ге дейінгі жолды құраса, онда u мен w-де қол жетімді c түсі бар. C түсімен uw-дің жиегін бояу осы жолмен бірге қалған жиек түстерін бір қадаммен ауыстыруға мүмкіндік береді: p-дегі түсте әр жиектің жоғарғы жағына дейін p-дің жалғастырушысының түсімен бұрын қолданылған жолды алады. Бұл шеткі uv-ті қамтитын жаңа бояуға әкеледі. Егер, екінші жағынан, псевдоорман P-де v-ден басталатын жол циклге әкелсе, w жол циклге қосылатын u-ның көршісі болсын, c - uw жиегінің түсі болсын, ал d - u ұшындағы жиектердің ешқайсысы қолданбаған түс болсын. Кейін, Кеме тізбегіндегі c және d түстерін ауыстыру циклді немесе жол циклге қосылатын жиекті бұзады, бұл алдыңғы жағдайға әкеледі. Әр түбіне қолданылатын және қол жетімді түстерді бақылау үшін кейбір қарапайым дерек құрылымдарымен P құрылымы мен алгоритмнің қайта бояу қадамдары O ((n) уақытында жүзеге асырылуы мүмкін, мұнда n - кіріс графигіндегі түктер саны. Бұл қадамдарды m рет қайталау қажет болғандықтан, әр қайталауда түсті жиектердің саны бірге көбейеді, жалпы уақыт O ((mn) болып табылады. Жарияланбаған техникалық баяндамада Δ + 1 түстермен бояудың бірдей проблемасы үшін жылдам уақыт шектелгенін мәлімдеді.
If the pseudoforest P constructed in this way contains a path from v to a vertex w that has no outgoing edges in P, then there is a color c that is available both at u and w. Recoloring edge uw with color c allows the remaining edge colors to be shifted one step along this path: for each vertex p in the path, edge up takes the color that was previously used by the successor of p in the path. This leads to a new coloring that includes edge uv. If, on the other hand, the path starting from v in the pseudoforest P leads to a cycle, let w be the neighbor of u at which the path joins the cycle, let c be the color of edge uw, and let d be a color that is not used by any of the edges at vertex u. Then swapping colors c and d on a Kempe chain either breaks the cycle or the edge on which the path joins the cycle, leading to the previous case. With some simple data structures to keep track of the colors that are used and available at each vertex, the construction of P and the recoloring steps of the algorithm can all be implemented in time O(n), where n is the number of vertices in the input graph. Since these steps need to be repeated m times, with each repetition increasing the number of colored edges by one, the total time is O(mn). In an unpublished technical report, claimed a faster time bound for the same problem of coloring with Δ + 1 colors.
Тарих
Визинг өзінің жұмысына мультиграфтарды ең көп дегенде (3/2) Δ түстермен бояуға болатындығын көрсететін теорема себеп болғанын айтады. Визинг теоремасы қазір көптеген граф теориясы оқулықтарында стандартты материал болып табылғанымен, Визингке бастапқыда нәтижені жариялау қиындық тудырды, ал оның бұл туралы мақаласы Diskret деп аталатын белгісіз журналда жарияланды. Талдау.