理解Welch Powell法求m色优化问题

博客介绍图着色问题包含m色优化和m色判断两个子问题,可用贪心、非贪心、回溯算法求解。着重阐述用贪心算法求解时,可通过Welch Powell法求m色优化问题上界,并对比不同涂色方法,体现贪心算法先解决需求多节点的特点。

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图着色问题包含两个子问题:

m色优化问题:求最少需要几种颜色

m色判断问题:判断用m种颜色够不够

这两个问题可以用贪心算法、非贪心算法、回溯算法(时空复杂度高)来解。

其中,用贪心算法来解这两个问题时,可以用Welch Powell法来求出子问题一的上界:m色优化问题(不知道能不能解子问题二)。

(来自《图着色算法研究及其在时间表问题中的应用》)

Welch Powell法:

1、按度数从高到低对点进行排序

2、使用第一种颜色,对编号最小的点涂色;然后接着使用第一种颜色,对与该点不相邻的点中,编号最小的点涂色;然后接着使用第一种颜色,对 与已经涂了这种颜色的点不相邻的点 中编号最小的点进行涂色。。。直到没有点可以使用第一种颜色了为止

3、使用第二种颜色,对没涂色的点重复2

对原理的思考如下:

左图用Welch Powell法,右图的涂色方法与Welch Powell法相反(为了理解为啥用Welch Powell法可以得到最少颜色数目)

右图的涂色方法:

1、按度数从高到低对点进行排序

2、使用第一种颜色,对编号最的点涂色;然后接着使用第一种颜色,对与该点不相邻的点中,编号最的点涂色;然后接着使用第一种颜色,对 与已经涂了这种颜色的点不相邻的点 中编号最的点进行涂色。。。直到没有点可以使用第一种颜色了为止

3、使用第二种颜色,对没涂色的点重复2

可以看出左图使用了3种颜色,右图得使用4种颜色。

之所以右图使用的颜色多,是因为每次剩下的节点都“事多”,因为和很多个节点连着,他们又不能和这个一个颜色,又不能和那个一个颜色,所以更容易要求使用新的颜色。所以这也体现了“贪心算法”,先解决完最可能需要新颜色的节点,然后再去涂“要求不那么多”的节点。

 

 

 

 

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