利用推广的方法证明NP-完全性

本文通过对特定条件下的子图同构、最长路径等八个问题进行证明,展示它们如何成为NP-完全问题的特例。例如,当子图同构问题中的图G为一个环时,该问题变为寻找Rudrata回路。

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8.10

对下面每个问题,请通过证明它是本章某个NP-完全问题的推广说明它是NP-完全的。

(a)子图同构:给定两个最为输入的无向图G和H,判断G是否为H的一个子图(即删除H中某些顶点或边后),所得到的新图

最多只需修改某些定点的名称,即与G相同),且结果是,返回有V(G)和V(H)的相关映射。

证明: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。

(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。

证明:如果令g = V −1,即得到一条 Rudrata 路径。

(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。

证明:令 g 为子句的总数,即成SAT问题。

(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。

证明:令b=a*(a-1)/2,此时这a 个顶点两两相连,于是即成最大团问题。

(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。

证明:令b = 0,即成最大独立集问题。

(f)集合覆盖

证明:集合覆盖是最小顶点覆盖的一个推广,转化为顶点覆盖问题。

(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,我们要求一个图G=({1,2,3,......,n},E)

使得:(1)其中所有边的总代价不超过b (2)在任意两个不同的顶点i和j之间,存在Rij条顶点互不相交的路径。

证明:Hint 中所描述的特例即是一个TSP,转化为TSP问题。


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