用一种颜色对图形进行部分着色

Partially coloring a graph with 1 color

我刚开始阅读图论,并且正在阅读有关图着色的内容。这个问题突然出现在我的脑海中:

我们必须只用一种颜色为无向图(不完全)着色,以使着色节点的数量最大化。我们需要找到这个最大数量。我能够为非循环图制定一种方法:

我的方法:首先,我们将图形划分为独立的组件,并对每个组件执行此操作。我们创建一个 dfs 树并在遍历它时创建 2 个 dp 数组,以便 root 排在最后:

dp[0][u]=sum(dp[1][visited children])

dp[1][u]=sum(dp[0][visited children])

ans=max(dp[1][root],dp[0][root])

dp[0][i] , dp[1][i] are initialized to 0,1 respectively.

此处0表示未着色,1表示着色。

但这不适用于循环图,因为我假设没有访问过的子节点是连接的。

有人可以指导我如何解决循环图的这个问题(不是蛮力)吗?是否可以修改我的方法,或者我们是否需要想出不同的方法?像给边缘最少的节点着色这样的贪婪方法是否可行?

这个问题也是 NP-Hard,被称为 maximum independent set problem

一个集合S<=V在图中被称为独立集合,如果对于S中的每两个顶点u,v,有无边(u,v).

S的最大尺寸(就是你要找的数)被称为图的独立数,不幸的是找到它是NP-Hard .

因此,除非 P=NP,否则您的算法无法用于通用图形。


证明它相当简单,给定一个图 G=(V,E),创建互补图 G'=(V,E') 其中 (u,v)E' 中当且仅当 (u,v) 不在 E.

现在,给定一个图 G,当且仅当 G' 中存在一个大小为 k 的独立集合时,才会有一个大小为 k 的团,使用相同的顶点(因为如果 (u,v) 是独立集的两个顶点,则 E' 中没有边 (u,v),并且根据定义 E 中有边。重复对于独立集中的所有顶点,您在 G).

中得到了一个团

因为 clique problem 是 NP-Hard,所以这也是 NP-Hard。