Остовные деревья: определения, лемма о безопасном ребре — различия между версиями
(→Пересечение разреза) |
(→Лемма о безопасном ребре) |
||
| Строка 42: | Строка 42: | ||
{{Теорема | {{Теорема | ||
|statement= | |statement= | ||
| − | Пусть <tex>\ G = (V, E) </tex> - связный неориентированный граф с | + | Пусть <tex>\ G = (V, E) </tex> - связный неориентированный граф с вещественной весовой функцией <tex> w </tex>, определенной на <tex> E </tex>. Пусть <tex> A </tex> - подмножество <tex> E </tex>, которое входит в некоторое минимальное остовное дерево графа <tex> G </tex>; <tex> (S, V \setminus S) </tex> - разрез <tex> G </tex>, согласованный с <tex> A </tex> по ребрам, а <tex> (u, v) </tex> - легкое ребро, пересекающее разрез <tex> (S, V \setminus S) </tex>. Тогда ребро <tex> (u, v) </tex> является безопасным для <tex> A </tex>. |
|proof= | |proof= | ||
Пусть <tex> T </tex> - минимальное остовное дерево, которое включает в себя <tex> A </tex>. Предположим, что <tex> T </tex> не содержит ребро <tex> (u, v) </tex>, поскольку в противном случае теорема доказана. Мы построим другое минимальное остовное дерево <tex> T^* </tex>, которое включает <tex> A \cup {(u, v)} </tex>, путем использования метода вырезания и вставки, показывая таким образом, что ребро <tex> (u, v) </tex> является безопасным для <tex> A </tex>. <br> | Пусть <tex> T </tex> - минимальное остовное дерево, которое включает в себя <tex> A </tex>. Предположим, что <tex> T </tex> не содержит ребро <tex> (u, v) </tex>, поскольку в противном случае теорема доказана. Мы построим другое минимальное остовное дерево <tex> T^* </tex>, которое включает <tex> A \cup {(u, v)} </tex>, путем использования метода вырезания и вставки, показывая таким образом, что ребро <tex> (u, v) </tex> является безопасным для <tex> A </tex>. <br> | ||
Версия 10:41, 24 сентября 2011
Содержание
Минимальное остовное дерево
Дан связный неориентированный граф , где - множество вершин, - множество ребер. Для каждого ребра задана весовая функция , которая определяет стоимость перехода из в .
| Определение: |
| Минимальным остовным деревом (англ. Minimum spanning tree) графа называется ациклическое подмножество , которое соединяет все вершины и чей общий вес минимален. Граф может содержать несколько минимальных остовных деревьев. |
Безопасное ребро
Пусть - подмножество некоторого минимального остовного дерева графа .
| Определение: |
| Ребро называется безопасным, если при добавлении его в , остается подмножеством некоторого минимального остовного дерева графа . |
Разрез
| Определение: |
| Разрезом неориентированного графа называется разбиение на два подмножества: и . Обозначается как . |
Пересечение разреза
| Определение: |
| Мы говорим, что ребро пересекает разрез , если один из его концов оказывается в множестве , а другой в множестве . |
Согласованность разреза
| Определение: |
| Мы говорим, что разрез согласован с множеством по ребрам, если ни одно ребро из не пересекает разрез. |
Легкое ребро
| Определение: |
| Ребро, пересекающее разрез, является легким, если оно имеет минимальный вес среди всех ребер, пересекающих разрез. |
Заметим, что может быть несколько легких ребер одновременно.
Лемма о безопасном ребре
| Теорема: |
Пусть - связный неориентированный граф с вещественной весовой функцией , определенной на . Пусть - подмножество , которое входит в некоторое минимальное остовное дерево графа ; - разрез , согласованный с по ребрам, а - легкое ребро, пересекающее разрез . Тогда ребро является безопасным для . |
| Доказательство: |
|
Пусть - минимальное остовное дерево, которое включает в себя . Предположим, что не содержит ребро , поскольку в противном случае теорема доказана. Мы построим другое минимальное остовное дерево , которое включает , путем использования метода вырезания и вставки, показывая таким образом, что ребро является безопасным для . |
Литература
- Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р., Штайн К. - Алгоритмы. Построение и анализ.