二分图最小覆盖的Konig定理及其证明
二分圖:
????? 頂點可以分類兩個集合X和Y,所有的邊關聯在兩個頂點中,恰好一個屬于集合X,另一個屬于集合Y。
最小覆蓋:
????? 最小覆蓋要求用最少的點(X集合或Y集合的都行)讓每條邊都至少和其中一個點關聯。可以證明:最少的點(即覆蓋數)=最大匹配數
Konig定理:
???? 二分圖的最小頂點覆蓋數等于最大匹配數。
? 證明:
?? 為主便敘述,假設 G 分為左邊 X 和右邊 Y 兩個互不相交的點集。。。。。。
???? 假設G經過匈牙利算法后找到一個最大匹配M,則可知G中再也找不到一條增廣路徑。
???? 標記右邊未匹配邊的頂點,并從右邊未匹配邊的頂點出發,按照邊:未匹配->匹配->未匹配...,的原則標記途中經過的頂點,則最后一條經過的邊必定為匹配邊。重復上述過程,直到右邊不再含有未匹配邊的點。
???? 記得到的左邊已標記的點和右邊未標記的點為S, 以下證明S即為所求的最小頂點集。
1 . | S | == M ?
??? 顯然,左邊標記的點全都為匹配邊的頂點,右邊未標記的點也為匹配邊的頂點。因此,我們得到的點與匹配邊一一對應。
2 ? . S 能覆蓋 G 中所有的邊。
?????? 上途 S 中點所得到的邊有以下幾種情況:
?????? ( 1 )左右均標記;
?????? ( 2 )左右均無標記;
?????? ( 3 )左邊標記,右邊未標記;
?????? 若存在一條邊 e 不屬于 S 所覆蓋的邊集,則 e 左邊未標記右邊標記。
如果 e 不屬于匹配邊,那么左端點就可以通過這條邊到達(從而得到標記);如果 e 屬于匹配邊,那么右端點不可能是一條路徑的起點,于是它的標記只能是從這條邊的左端點過來的左端點就應該有標記。
?
3 ? . S 是最小的覆蓋。
?????? 因為要覆蓋這 M 條匹配邊至少就需要 M 個點。
?
總結
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