《算法概论》8.10

这篇博客探讨了如何从给定的距离矩阵和连接需求矩阵构建满足特定条件的图,证明了相关问题的NP-完全性。内容涉及最长路径、最大团、独立集、集合覆盖等图论难题的复杂性和相互联系。

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8.10题目描述:
Problem a 
子图同构:给定两个无向图G和H,判断G是否为H的一个子图,如果是则返回V(G)到V(H)的相关映射。
Problem b 
最长路径:给定图G和整数g,求G中一条长为g的简单路径。
Problem c 
最大SAT:给定一个CNF公式和整数g,求满足其中至少g个子句的真赋值。
Problem d 
稠密子图:给定一个图和两个整数a和b,求G中的a个顶点,使得它们之间最少有b条边。 
Problem e 
稀疏子图: 给定一个图和两个整数a和b,求G中的a个顶点,使得它们之间最多有b条边。 
Problem f 
集合覆盖:经典SCP描述包含一个集合U以及U内元素构成的若干各小类集合S,目标是找到S 的一个子集,该子集满足所含元素包含了所有的元素且使小类集合个数最少。 
Problem g 

可靠网络:给定两个n*n矩阵,一个距离矩阵dij,一个连接需求矩阵rij以及预算b.要求一个图G=({1,2,…,n},E)使得:(1) 其中所有边的总代价不超过b;(2) 在任意两个不同顶点i和j之间,存在rij条顶点互不相交的路径。 



解答:
(a)令图G 为一个环,环上的顶点数等于图H 的顶点数。那么若G 是H 的同构子
图,则说明H 存在Rudrata 回路。于是知Rudrata 回路事实上是子图同构问题的

一个特例。所以子图同构问题是Rudrata回路问题的推广,因此子图同构问题是NP-完全的。


(b)设图中顶点数为V,令g = |V| - 1,转化为Rudrata回路问题。也就是说最长路径问题是Rudrata 回路

问题的推广,所以最长路径问题是NP-完全的。


(c)设CNF中共有n个子句,添加约束g = n,就转化为SAT问题。所以最大SAT问题是SAT问题的推广,它是NP-

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