مجموعة مهيمنة

ثلاث مجموعات مهيمنة لنفس الرسم البياني (باللون الأحمر). عدد الهيمنة لهذا الرسم البياني هو 2: يوضح الشكلان (ب) و(ج) وجود مجموعة مهيمنة برأسين، وعدم وجود مجموعة مهيمنة برأس واحد فقط.

في نظرية المخططات ، تُعرف المجموعة المهيمنة للمخطط G بأنها مجموعة جزئية D من رؤوسه، بحيث يكون أي رأس من رؤوس G موجودًا في D ، أو له جار في D. ويُعرف عدد الهيمنة γ ( G ) بأنه عدد الرؤوس في أصغر مجموعة مهيمنة للمخطط G.

تتعلق مسألة المجموعة المهيمنة باختبار ما إذا كانت γ( G ) ≤ K لرسم بياني مُعطى G ومدخل K ؛ وهي مسألة قرار كلاسيكية من فئة NP-كاملة في نظرية التعقيد الحسابي . [ 1 ] لذلك، يُعتقد أنه قد لا توجد خوارزمية فعالة لحساب γ( G ) لجميع الرسوم البيانية G. ومع ذلك، توجد خوارزميات تقريبية فعالة ، بالإضافة إلى خوارزميات دقيقة فعالة لفئات معينة من الرسوم البيانية.

تُعدّ المجموعات المهيمنة ذات أهمية عملية في العديد من المجالات. ففي الشبكات اللاسلكية ، تُستخدم هذه المجموعات لإيجاد مسارات فعّالة ضمن الشبكات المتنقلة المخصصة. كما استُخدمت أيضاً في تلخيص المستندات ، وفي تصميم أنظمة آمنة للشبكات الكهربائية .

ترتبط المجموعات المهيمنة ارتباطًا وثيقًا بالمجموعات المستقلة : فالمجموعة المستقلة هي أيضًا مجموعة مهيمنة إذا وفقط إذا كانت مجموعة مستقلة قصوى ، لذلك فإن أي مجموعة مستقلة قصوى في الرسم البياني هي بالضرورة أيضًا مجموعة مهيمنة دنيا.

التعريف الرسمي

بالنظر إلى رسم بياني غير موجه G = ( V , E ) ، فإن مجموعة فرعية من الرؤوسدV{\displaystyle D\subseteq V}تُسمى مجموعة مهيمنة إذا كان لكل رأسuVد{\displaystyle u\in V\setminus D}، هناك رأسvد{\displaystyle v\in D}بحيث{u،v}هـ{\displaystyle \{u,v\}\in E}.

يحتوي كل رسم بياني على مجموعة مهيمنة واحدة على الأقل: إذاد=V={\displaystyle D=V=}إذا كانت D مجموعة جميع الرؤوس، فإن تعريفها هو مجموعة مهيمنة، لأنه لا يوجد رأسuVد{\displaystyle u\in V\setminus D}يتمثل التحدي الأكثر إثارة للاهتمام في إيجاد مجموعات مهيمنة صغيرة. يُعرَّف عدد الهيمنة للمجموعة G على النحو التالي:γ(جي):=مين{|د|:د هي مجموعة مهيمنة من جي}{\displaystyle \gamma (G):=\min\{|D|:D{\text{ is a dominating set of }}G\}}.

تاريخ

دُرست مسألة الهيمنة منذ خمسينيات القرن العشرين، لكن وتيرة البحث فيها ازدادت بشكل ملحوظ في منتصف سبعينيات القرن نفسه. في عام ١٩٧٢، أثبت ريتشارد كارب أن مسألة تغطية المجموعات هي مسألة كاملة من فئة NP . كان لهذا الاكتشاف آثار مباشرة على مسألة المجموعة المهيمنة، إذ توجد تقابلات مباشرة بين الرؤوس والمجموعات، وبين الحواف والتقاطعات غير المنفصلة، ​​بين المسألتين. وقد أثبت هذا أن مسألة المجموعة المهيمنة هي مسألة كاملة من فئة NP أيضًا. [ ٢ ]

الخوارزميات والتعقيد الحسابي

تُعدّ مسألة تغطية المجموعات مسألةً معروفةً من مسائل NP-hard ، وكانت صيغة القرار منها إحدى مسائل كارب الـ 21 من مسائل NP-complete . يوجد زوج من اختزالات L-reductions ذات زمن متعدد الحدود بين مسألة المجموعة المهيمنة الدنيا ومسألة تغطية المجموعات . [ 3 ] تُظهر هذه الاختزالات ( انظر أدناه ) أن خوارزمية فعّالة لمسألة المجموعة المهيمنة الدنيا ستوفر خوارزمية فعّالة لمسألة تغطية المجموعات، والعكس صحيح. علاوةً على ذلك، تحافظ هذه الاختزالات على نسبة التقريب : لأي قيمة α، فإن خوارزمية تقريب α ذات زمن متعدد الحدود للمجموعات المهيمنة الدنيا ستوفر خوارزمية تقريب α ذات زمن متعدد الحدود لمسألة تغطية المجموعات، والعكس صحيح. كلتا المسألتين في الواقع من مسائل Log-APX-complete . [ 4 ]

إن إمكانية تقريب تغطية المجموعات مفهومة جيدًا: يمكن إيجاد عامل تقريب لوغاريتمي باستخدام خوارزمية جشعة بسيطة ، بينما يُعد إيجاد عامل تقريب دون لوغاريتمي مسألة صعبة من نوع NP. وبشكل أكثر تحديدًا، توفر الخوارزمية الجشعة تقريبًا بمعامل 1 + log | V | لمجموعة مهيمنة دنيا، ولا يمكن لأي خوارزمية ذات زمن متعدد الحدود تحقيق عامل تقريب أفضل من c log | V | لبعض c > 0 إلا إذا كانت P = NP . [ 5 ]

اختزالات L

يوضح الاختزالان التاليان أن مسألة مجموعة الهيمنة الدنيا ومسألة تغطية المجموعة متكافئتان في ظل اختزالات L : فبإعطاء حالة من إحدى المسألتين، يمكننا إنشاء حالة مكافئة للمسألة الأخرى. [ 3 ]

من السيطرة على موقع التصوير إلى تغطية موقع التصوير

بالنظر إلى الرسم البياني G = ( V , E ) مع V = {1, 2, ..., n قم بإنشاء مثال غطاء المجموعة ( U , S ) على النحو التالي: الكون U هو V ، وعائلة المجموعات الفرعية هي S = { S1 , S2 , ..., Sn } بحيث تتكون Sv من الرأس v وجميع الرؤوس المجاورة لـ v في G.

إذا كانت D مجموعة مهيمنة على G ، فإن C = { S v  : vD } حل ممكن لمسألة تغطية المجموعة، حيث | C | = | D | . وبالعكس، إذا كانت C = { S v  : vD } حلاً ممكناً لمسألة تغطية المجموعة، فإن D مجموعة مهيمنة على G ، حيث | D | = | C | .

وبالتالي، فإن حجم أصغر مجموعة مهيمنة لـ G يساوي حجم أصغر غطاء مجموعة لـ ( U , S ) . علاوة على ذلك، توجد خوارزمية بسيطة تربط مجموعة مهيمنة بغطاء مجموعة من نفس الحجم والعكس صحيح. على وجه الخصوص، توفر خوارزمية تقريب ألفا فعالة لتغطية المجموعات خوارزمية تقريب ألفا فعالة لمجموعات الهيمنة الدنيا.

على سبيل المثال، بالنظر إلى الرسم البياني G الموضح على اليمين، نقوم بإنشاء حالة تغطية مجموعة مع الكون U = {1, 2, ..., 6} والمجموعات الجزئية S1 = {1, 2, 5}، S2 = {1, 2, 3, 5}، S3 = { 2 , 3, 4, 6}، S4 = { 3 , 4}، S5 = {1, 2, 5, 6}، و S6 = {3, 5 , 6 }. في هذا المثال، D = {3, 5} هي مجموعة مهيمنة على G - وهذا يقابل تغطية المجموعة C = { S3 , S5 }. على سبيل المثال، يهيمن الرأس 3 ∈ D على الرأس 4 ∈ V ، والعنصر 4U موجود في المجموعة S3 C.

من تغطية الديكور إلى السيطرة على الديكور

ليكن ( S , U ) مثالًا على مسألة تغطية المجموعات، حيث U هي المجموعة الشاملة و S هي مجموعة جزئية من المجموعات S = { Sᵢ : iI }.  نفترض أن U ومجموعة الفهارس I منفصلتان. أنشئ الرسم البياني G = ( V , E ) كما يلي: مجموعة الرؤوس هي V = IU ، يوجد ضلع { i , j } ∈ E بين كل زوج i , jI ، ويوجد أيضًا ضلع { i , u } لكل iI و uSᵢ . أي أن G رسم بياني منقسم : I هي زمرة و U هي مجموعة مستقلة .

إذا كانت C = { S i  : iD } حلاً ممكناً لمسألة تغطية المجموعة لمجموعة جزئية DI ، فإن D هي مجموعة مهيمنة على G ، حيث | D | = | C | : أولاً، لكل uU يوجد iD بحيث uS i ، وبحسب التعريف، فإن u و i متجاوران في G ؛ لذا فإن u مهيمنة بواسطة i . ثانياً، بما أن D يجب أن تكون غير فارغة، فإن كل iI مجاور لرأس في D.

على العكس، ليكن D مجموعة مهيمنة لـ G. عندئذٍ ، من الممكن إنشاء مجموعة مهيمنة أخرى X بحيث يكون | X || D | و XI : ببساطة، استبدل كل uDU بجاره iI. عندئذٍ، C = { S i : iX } هو حل ممكن لمسألة تغطية المجموعة، حيث | C | = | X | | D | . 

يوضح الرسم التوضيحي على اليمين كيفية إنشاء U = { a , b , c , d , e }, I = {1, 2, 3, 4}, S 1 = { a , b , c }, S 2 = { a , b }, S 3 = { b , c , d }, و S 4 = { c , d , e }.
في هذا المثال، C = { S 1 , S 4 } هي مجموعة تغطية؛ وهذا يتوافق مع المجموعة المهيمنة D = {1, 4}.
D = { a , 3, 4} هي مجموعة مهيمنة أخرى للرسم البياني G. بمعرفة D ، يمكننا إنشاء مجموعة مهيمنة X = {1, 3, 4} لا تكون أكبر من D وهي مجموعة جزئية من I. تتوافق المجموعة المهيمنة X مع غطاء المجموعة C = { S 1 , S 3 , S 4 }.

حالات خاصة

إذا كانت درجة الرسم البياني القصوى Δ، فإن خوارزمية التقريب الجشع تجد تقريبًا من رتبة O (log Δ) لمجموعة مهيمنة دنيا. كذلك، إذا كانت dg هي عدد عناصر المجموعة المهيمنة التي تم الحصول عليها باستخدام التقريب الجشع، فإن العلاقة التالية صحيحة :دزشمال+1-2م+1{\displaystyle d_{g}\leq N+1-{\sqrt {2M+1}}}حيث N هو عدد العقد و M هو عدد الحواف في الرسم البياني غير الموجه المعطى. [ 6 ] بالنسبة لقيمة Δ ثابتة، تُعتبر هذه المجموعة مجموعة مهيمنة لعضوية APX ؛ في الواقع، هي مسألة APX-كاملة. [ 7 ]

تُتيح هذه المسألة إمكانية استخدام مخطط تقريبي متعدد الحدود (PTAS) في حالات خاصة مثل الرسوم البيانية القرصية الوحدوية والرسوم البيانية المستوية . [ 8 ] ويمكن إيجاد مجموعة مهيمنة دنيا في وقت خطي في الرسوم البيانية المتسلسلة المتوازية . [ 9 ]

خوارزميات دقيقة

يمكن إيجاد مجموعة الهيمنة الدنيا لرسم بياني ذي n رأسًا في زمن قدره O (2 ^ n ) بفحص جميع مجموعات الرؤوس الفرعية. وقد بيّن فومين، وغراندوني، وكراتش (2009) كيفية إيجاد مجموعة الهيمنة الدنيا في زمن قدره O (1.5137^ n ) وفي فضاء أسي، وفي زمن قدره O (1.5264 ^n ) وفي فضاء متعدد الحدود. وقد وجد فان روي، ونيدرلوف، وفان ديك (2009) خوارزمية أسرع، بزمن قدره O (1.5048 ^n ) ، وأظهروا أيضًا إمكانية حساب عدد مجموعات الهيمنة الدنيا في هذا الزمن. يبلغ عدد مجموعات الهيمنة الدنيا 1.7159 ^n على الأكثر ، ويمكن سرد جميع هذه المجموعات في زمن قدره O (1.7159 ^n ) . [ 10 ]

التعقيد المُعَلم

يُعدّ إيجاد مجموعة مهيمنة بحجم k عنصرًا أساسيًا في نظرية التعقيد المُعامل. وهي أشهر مسألة كاملة للفئة W[2] ، وتُستخدم في العديد من عمليات الاختزال لإظهار صعوبة حلّ مسائل أخرى. على وجه الخصوص، لا يُمكن حلّ هذه المسألة بمعامل ثابت، بمعنى أنه لا توجد خوارزمية بزمن تشغيل f ( k ) nO (1) لأي دالة f إلا إذا انهار التسلسل الهرمي W إلى FPT=W[2].

من جهة أخرى، إذا كان الرسم البياني المُدخل مستويًا، تظل المسألة صعبة الحل (NP-hard)، ولكن توجد خوارزمية ذات معلمات ثابتة. في الواقع، تحتوي المسألة على نواة بحجم خطي في k ، [ 11 ] ويمكن الحصول على أزمنة تشغيل أسية في √k وتكعيبية في n بتطبيق البرمجة الديناميكية على تفكيك الفروع للنواة. [ 12 ] وبشكل أعم، فإن مسألة المجموعة المهيمنة والعديد من متغيراتها قابلة للحل باستخدام معلمات ثابتة عند تحديدها بواسطة كل من حجم المجموعة المهيمنة وحجم أصغر رسم بياني ثنائي كامل ممنوع ؛ أي أن المسألة قابلة للحل باستخدام معلمات ثابتة على الرسوم البيانية الخالية من الثنائيات ، وهي فئة عامة جدًا من الرسوم البيانية المتفرقة التي تشمل الرسوم البيانية المستوية. [ 13 ]

يمكن إيجاد المجموعة المكملة لمجموعة مهيمنة، وهي مجموعة غير مانعة ، بواسطة خوارزمية ذات معلمات ثابتة على أي رسم بياني. [ 14 ]

المتغيرات

المجموعة المهيمنة المستقلة هي مجموعة مهيمنة هي أيضًا مجموعة مستقلة ، أو بصورة مكافئة، مجموعة مستقلة قصوى . عدد الهيمنة المستقلةأنا(جي){\displaystyle i(G)}يمثل الحد الأدنى لحجم مجموعة مهيمنة مستقلة في G. وبما أن الحد الأدنى يُحسب على عدد أقل من المجموعات،γ(جي)أنا(جي){\displaystyle \gamma (G)\leq i(G)}بالنسبة لجميع الرسوم البيانية G ، ويمكن أن تكون المتباينة صارمة. تتحقق المساواة للرسوم البيانية الخالية من المخالب ؛ [ 15 ] بما أن كل رسم بياني خطي خالٍ من المخالب، فإنه يترتب على ذلك أن الحد الأدنى للمطابقة القصوى والحد الأدنى لمجموعة هيمنة الحواف لأي رسم بياني لهما نفس الحجم.

مجموعة استقلال مهيمنة للرسم البيانيجي{\displaystyle G}هي مجموعة تهيمن على كل مجموعة مستقلة منجي{\displaystyle G}عدد هيمنة الاستقلالأناγ(جي){\displaystyle i\gamma (G)}هو الحد الأقصى، على جميع المجموعات المستقلةأ{\displaystyle A}لجي{\displaystyle G}، من أصغر مجموعة مهيمنةأ{\displaystyle A}[ 16 ] إن السيطرة على مجموعات مستقلة فقط تتطلب عددًا أقل من الرؤوس مقارنةً بالسيطرة على جميع الرؤوس، لذلكأناγ(جي)γ(جي){\displaystyle i\gamma (G)\leq \gamma (G)}لجميع الرسوم البيانيةجي{\displaystyle G}والنسبةγ(جي)/أناγ(جي){\displaystyle \gamma (G)/i\gamma (G)}يمكن أن تكون كبيرة بشكل تعسفي. [ 16 ]

المجموعة المهيمنة المتصلة هي مجموعة مهيمنة متصلة أيضاً .S{\displaystyle S}إذا كانت مجموعة مهيمنة متصلة، فيمكن للمرء تكوين شجرة ممتدة منجي{\displaystyle G}في أيS{\displaystyle S}يشكل مجموعة الرؤوس غير الورقية للشجرة؛ والعكس صحيح، إذاتي{\displaystyle T}هي أي شجرة ممتدة في رسم بياني يحتوي على أكثر من رأسين، وهما الرأسان غير الورقيين لـتي{\displaystyle T}تشكل مجموعة مهيمنة متصلة. لذلك، فإن إيجاد أصغر مجموعة مهيمنة متصلة يعادل إيجاد أشجار ممتدة بأكبر عدد ممكن من الأوراق.

مجموعة الهيمنة الكلية هي مجموعة من الرؤوس بحيث يكون لكل رأس في الرسم البياني، بما في ذلك الرؤوس الموجودة في مجموعة الهيمنة نفسها، جار في مجموعة الهيمنة. [ 17 ] أي: لكل رأسuV{\displaystyle u\in V}، هناك رأسvد{\displaystyle v\in D}بحيث{u،v}هـ{\displaystyle \{u,v\}\in E}يوضح الشكل (ج) أعلاه مجموعة مهيمنة متصلة ومجموعة مهيمنة كلية؛ أما الأمثلة في الشكلين (أ) و(ب) فلا تمثل أيًا منهما. على عكس المجموعة المهيمنة البسيطة، قد لا توجد مجموعة مهيمنة كلية. على سبيل المثال، لا يمتلك الرسم البياني الذي يحتوي على رأس واحد أو أكثر ولا يحتوي على حواف مجموعة مهيمنة كلية. عدد الهيمنة الكليةγالمجموع(جي){\displaystyle \gamma ^{\text{total}}(G)}يُعرَّف بأنه الحد الأدنى لحجم مجموعة الهيمنة الكلية لـ G ؛ من الواضح،γالمجموع(جي)γ(جي){\displaystyle \gamma ^{\text{total}}(G)\geq \gamma (G)}.

مجموعة الحواف المهيمنة هي مجموعة من الحواف (أزواج الرؤوس) التي يشكل اتحادها مجموعة مهيمنة؛ وقد لا توجد مثل هذه المجموعة (على سبيل المثال، لا يمتلكها رسم بياني يحتوي على رأس واحد أو أكثر ولا يحتوي على حواف). إذا وُجدت، فإن اتحاد جميع حوافها يشكل مجموعة مهيمنة كلية. لذلك، فإن أصغر حجم لمجموعة الحواف المهيمنة هو على الأقلγالمجموع(جي)/2{\displaystyle \gamma ^{\text{total}}(G)/2}.

في المقابل، فإن المجموعة التي تهيمن عليها الحواف هي مجموعةد{\displaystyle D}من الحواف، بحيث لا تكون كل حافة فيد{\displaystyle D}يقع بجوار حافة واحدة على الأقل فيد{\displaystyle D}; توجد مثل هذه المجموعة دائمًا (على سبيل المثال، مجموعة جميع الحواف هي مجموعة تهيمن على الحواف).

مجموعة الهيمنة من الرتبة k هي مجموعة من الرؤوس بحيث يكون لكل رأس غير موجود في المجموعة k جار على الأقل في المجموعة (مجموعة الهيمنة القياسية هي مجموعة هيمنة من الرتبة 1). وبالمثل، فإن مجموعة الهيمنة من الرتبة k هي مجموعة من الرؤوس بحيث يكون لكل رأس في الرسم البياني k جار على الأقل في المجموعة (مجموعة الهيمنة الكلية هي مجموعة هيمنة من الرتبة 1). يمكن إيجاد تقريب (1 +  log n ) لمجموعة الهيمنة الدنيا من الرتبة k في وقت متعدد الحدود. [ 18 ] كل رسم بياني يقبل مجموعة هيمنة من الرتبة k (على سبيل المثال، مجموعة جميع الرؤوس)؛ ولكن الرسوم البيانية ذات الدرجة الدنيا k − 1 فقط هي التي تقبل مجموعة هيمنة من الرتبة k . ومع ذلك، حتى لو كان الرسم البياني يقبل مجموعة هيمنة من الرتبة k ، فقد تكون مجموعة الهيمنة الدنيا من الرتبة k أكبر بحوالي k مرة من مجموعة الهيمنة الدنيا من الرتبة k لنفس الرسم البياني؛ [ 19 ] يمكن إيجاد تقريب (1.7 + log Δ) لمجموعة k- المهيمنة الدنيا في وقت متعدد الحدود أيضًا.

تُعرَّف المجموعة المهيمنة الكسرية من خلال دالة مهيمنة كسرية ، وهي دالةو:V(جي)[0،1]{\displaystyle f:V(G)\to [0,1]}بحيث يكون لكل رأسvV{\displaystyle v\in V}، مجموعو{\displaystyle f}فوق الحي المغلقشمال[v]{\displaystyle N[v]}هو 1 على الأقل. [ 20 ] عدد الهيمنة الجزئيةγو(جي){\displaystyle \gamma _{f}(G)}يمثل الحد الأدنى للوزن الإجمالي (مجموع قيم جميع الرؤوس) لهذه الدالة، ويحققγو(جي)γ(جي){\displaystyle \gamma _{f}(G)\leq \gamma (G)}لـك{\displaystyle k}- رسم بياني منتظم معن{\displaystyle n}الرؤوس (ك1{\displaystyle k\geq 1}، يساوي عدد الهيمنة الجزئيةن/(ك+1){\displaystyle n/(k+1)}.

المجموعة التي يهيمن عليها النجم هي مجموعة جزئيةد{\displaystyle D}لV{\displaystyle V}بحيث يكون لكل رأسv{\displaystyle v}فيV{\displaystyle V}، نجمv{\displaystyle v}(مجموعة الحواف المجاورة لـv{\displaystyle v}) يتقاطع مع نجمة رأس ما فيد{\displaystyle D}من الواضح، إذاجي{\displaystyle G}إذا كانت تحتوي على رؤوس معزولة، فلن تحتوي على مجموعات مهيمنة على النجمة (لأن نجمة الرؤوس المعزولة فارغة).جي{\displaystyle G}إذا لم يكن للمجموعة رؤوس معزولة، فإن كل مجموعة مهيمنة هي مجموعة مهيمنة نجمية، والعكس صحيح. ويكون التمييز بين الهيمنة النجمية والهيمنة العادية أكثر وضوحًا عند النظر في متغيراتهما الكسرية. [ 21 ]

التقسيم الدوماتي هو تقسيم الرؤوس إلى مجموعات مهيمنة منفصلة. العدد الدوماتي هو الحد الأقصى لحجم التقسيم الدوماتي.

مجموعة الهيمنة الأبدية هي نسخة ديناميكية من الهيمنة حيث يكون الرأسv{\displaystyle v}في مجموعة مهيمنةد{\displaystyle D}يتم اختياره واستبداله بجارu{\displaystyle u}(u{\displaystyle u}ليس فيد{\displaystyle D}) بحيث يكون المعدلد{\displaystyle D}وهي أيضًا مجموعة مهيمنة، ويمكن تكرار هذه العملية على أي سلسلة لانهائية من اختيارات الرؤوس. v{\displaystyle v}.

مجموعة الهيمنة الفعالة (وتسمى أيضاً مجموعة ed أو مجموعة الهيمنة الكاملة المستقلة [ 22 ] ) هي مجموعة هيمنة تتميز بخاصية إضافية، وهي أن كل رأس في الرسم البياني يهيمن عليه رأس واحد فقط في المجموعة. [ 23 ]

تُعرَّف مجموعة الهيمنة الرومانية من خلال دالة الهيمنة الرومانية ، التي تُسند لكل رأس قيمة من{0،1،2}{\displaystyle \{0,1,2\}}بحيث يكون كل رأس مُخصَّص له القيمة 0 مجاورًا لرأس واحد على الأقل مُخصَّص له القيمة 2. رقم الهيمنة الرومانيةγR(جي){\displaystyle \gamma _{R}(G)}هو الحد الأدنى لمجموع قيم جميع الرؤوس على جميع هذه الدوال. هذا المفهوم مستوحى من استراتيجية دفاعية للإمبراطورية الرومانية، حيث تمثل الرؤوس المدن وتمثل القيم الفيالق المتمركزة. لأي رسم بيانيجي{\displaystyle G}،γ(جي)γR(جي)2γ(جي){\displaystyle \gamma (G)\leq \gamma _{R}(G)\leq 2\gamma (G)}، مع تحقيق الحد الأدنى فقط بواسطة الرسم البياني الفارغ . [ 24 ]

مجموعة الهيمنة العالمية هي مجموعة مهيمنة على الرسم البيانيجي{\displaystyle G}وهي أيضاً مجموعة مهيمنة على الرسم البياني المكملجي¯{\displaystyle {\overline {G}}}رقم الهيمنة العالميةγز(جي){\displaystyle \gamma _{g}(G)}هو الحد الأدنى لعدد عناصر المجموعة المهيمنة العالمية. أو بعبارة أخرى، مجموعة مهيمنةS{\displaystyle S}تكون مجموعة مهيمنة عالمية إذا وفقط إذا كان لكل رأسvV-S{\displaystyle v\in V-S}يوجد رأسuS{\displaystyle u\in S}بحيثu{\displaystyle u}ليس مجاورًا لـv{\displaystyle v}بحسب التعريف،γز(جي)=γز(جي¯){\displaystyle \gamma _{g}(G)=\gamma _{g}{\big (}{\overline {G}}{\big )}}وγ(جي)γز(جي){\displaystyle \gamma (G)\leq \gamma _{g}(G)}. للرسم البيانيجي{\displaystyle G}معص{\displaystyle p}الرؤوس،γز(جي)=ص{\displaystyle \gamma _{g}(G)=p}إذا وفقط إذاجي=كص{\displaystyle G=K_{p}}أوجي=كص¯{\displaystyle G={\overline {K_{p}}}}[ 25 ]

المجموعة المهيمنة المعتمدة هي مجموعة مهيمنة يكون لكل رأس فيها إما صفر أو جارين على الأقل خارج المجموعة. [ 26 ] عدد الهيمنة المعتمدةγسير(جي){\displaystyle \gamma _{\text{cer}}(G)}هو الحد الأدنى لحجم مجموعة مهيمنة معتمدة. من الواضح،γسير(جي)γ(جي){\displaystyle \gamma _{\text{cer}}(G)\geq \gamma (G)}وتتحقق المساواة عندما لا يحتوي الرسم البياني على رأس دعم ضعيف (على وجه الخصوص، عندمادلتا(جي)2{\displaystyle \delta (G)\geq 2}بالنسبة للرسم البياني المتصل،γسير(جي)2γ(جي){\displaystyle \gamma _{\text{cer}}(G)\leq 2\gamma (G)}.

مجموعة مهيمنة مزدوجة في الرسم البيانيجي=(V،هـ){\displaystyle G=(V,E)}مجموعة مهيمنةS{\displaystyle S}من الرؤوس بحيث يكون الرسم البياني الفرعي المستحثجي[S]{\displaystyle G[S]}يحتوي على تطابق تام واحد على الأقل . [ 27 ] عدد الهيمنة المزدوجةγص(جي){\displaystyle \gamma _{p}(G)}هو الحد الأدنى لعدد عناصر مجموعة مهيمنة مزدوجة منجي{\displaystyle G}. يمثل هذا المفهوم حالة يتم فيها وضع الحراس عند رؤوس الرسم البياني للسيطرة (حماية) جميع الرؤوس، مع القيد الإضافي المتمثل في تعيين حارس مجاور آخر كنسخة احتياطية لكل حارس.

وتشمل المتغيرات الأخرى

  • مجموعة مهيمنة مقيدة، [ 28 ]
  • مجموعة الهيمنة الآمنة، [ 29 ]
  • مجموعة مهيمنة متصلة ثلاثياً، [ 30 ]
  • مجموعة مهيمنة موقعة، [ 31 ]
  • مجموعة الهيمنة السالبة، [ 32 ] و
  • مجموعة مهيمنة ودودة. [ 33 ]

انظر أيضاً

ملحوظات

مراجع

  • أهاروني، رون؛ بيرغر، ايلي. زيف ، ران (2007-05-01). “الأنظمة المستقلة للممثلين في الرسوم البيانية المرجحة”. كومبيناتوريكا . 27 (3): 253-267 . دوى : 10.1007 / s00493-007-2086-y . ردمك 1439-6912 . S2CID 43510417 .  
  • ألبر، يوشين؛ فيلوز، مايكل ر ؛ نيدرماير، رولف (2004)، "اختزال البيانات في وقت متعدد الحدود لمجموعة الهيمنة"، مجلة ACM ، 51 (3): 363-384 ، arXiv : cs/0207066 ، doi : 10.1145/990308.990309 ، S2CID 488501 .
  • ألان، روبرت ب.؛ لاسكار، رينو (1978)، "حول الهيمنة وأعداد الهيمنة المستقلة للرسم البياني"، الرياضيات المتقطعة ، 23 (2): 73-76 ، doi : 10.1016/0012-365X(78)90105-X.
  • بانج، د. و.؛ باركاوسكاس، أ. إ.؛ سلاتر، ب. ج. (1988). "مجموعات الهيمنة الفعالة في الرسوم البيانية". تطبيقات الرياضيات المتقطعة . فيلادلفيا: سيام. ص 189-199 . 
  • براندشتات، أندرياس؛ لايترت، آرني؛ راوتنباخ، ديتر (2012). "مجموعات الهيمنة الفعالة ومجموعات هيمنة الحواف للرسوم البيانية والرسوم البيانية الفائقة". الخوارزميات والحوسبة . سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد  7676. برلين، هايدلبرغ: سبرينغر. الصفحات 267-277 . arXiv : 1207.0953 . doi : 10.1007/978-3-642-35261-4_30 . ISBN  978-3-642-35261-4.
  • كاباهوغ الابن، آي إس؛ إيبال، آر جي؛ فرنانديز، آر تي (2025). "الهيمنة الودية في الرسم البياني" . المجلة الأوروبية للرياضيات البحتة والتطبيقية . 18 (4): 1-15 . doi : 10.29020/nybg.ejpam.v18i4.6326 .
  • كوكاين، إي جيه؛ دراير، بي إيه؛ هيديتنييمي، إس إم؛ هيديتنييمي، إس تي (2004). "الهيمنة الرومانية في الرسوم البيانية". الرياضيات المتقطعة . 278 ( 1-3 ): 11-22 . doi : 10.1016/j.disc.2003.06.004 .
  • كريسينزي، بييرلويجي؛ كان، فيجو؛ هالدورسون، ماغنوس؛ الأماكن القريبة : Woeginger، Gerhard (2000)، “الحد الأدنى من المجموعة المهيمنة”، خلاصة وافية لمشاكل تحسين NP.
  • دين، فرانك؛ فيلوز، مايكل؛ فيرناو، هينينغ؛ برييتو، إيلينا ؛ روزاموند، فرانسيس (2006)، "Nonblocker: Parameterized algorithmics for minimum domination set" (ملف PDF) ، SOFSEM 2006: المؤتمر الثاني والثلاثون حول الاتجاهات الحالية في نظرية وممارسة علوم الحاسوب، ميرين، جمهورية التشيك، 21-27 يناير 2006، وقائع المؤتمر ، سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب، المجلد  3831، سبرينغر، الصفحات 237-245 ، doi : 10.1007/11611257_21 ، ISBN  978-3-540-31198-0.
  • ديتلاف، ماجدة. ليمانسكا، ماغدالينا؛ توب، جيرزي. زيمان، رادوسلاف؛ زيلينسكي ، باول (2020). "الهيمنة المعتمدة" . مجلة AKCE الدولية للرسوم البيانية والتوافقيات . 17 (1): 86-97 . دوى : 10.1016/j.akcej.2018.09.004 . ISSN 0972-8600 . 
  • دومكي، غايلا س.؛ هاتينغ، يوهانس هـ.؛ هيديتنييمي، ستيفن ت.؛ لاسكار، رينو س.؛ ماركوس، ليزا ر. (1999). "الهيمنة المقيدة في الرسوم البيانية". الرياضيات المتقطعة . 203 ( 1-3 ): 61-69 . doi : 10.1016/S0012-365X(99)00016-3 . ISSN 0012-365X . 
  • إسكوفيه، برونو؛ باشوس، فانجيليس ث. (2006)، "الشمولية في فئات التقريب التي تتجاوز APX" (ملف PDF) ، علوم الحاسوب النظرية ، 359 ( 1-3 ): 369-377 ، doi : 10.1016/j.tcs.2006.05.023
  • فودري، رالف ؛ فلاندري، إيفلين؛ رياتشيك، زدينيك (1997)، "الرسوم البيانية الخالية من المخالب - دراسة استقصائية"، الرياضيات المتقطعة ، 164 ( 1-3 ): 87-147 ، doi : 10.1016/S0012-365X(96)00045-3 ، MR 1432221 .
  • فومين، فيدور ف.؛ غراندوني، فابريزيو؛ كراتش، ديتر (2009)، "نهج القياس والتغلب لتحليل الخوارزميات الدقيقة"، مجلة ACM ، 56 (5): 25:1–32، doi : 10.1145/1552285.1552286 ، S2CID 1186651 .
  • فومين، فيدور ف.؛ غراندوني، فابريزيو؛ بياتكين، أرتيم؛ ستيبانوف، أليكسي (2008)، "الحدود التوافقية عبر القياس والغزو: تحديد مجموعات الهيمنة الدنيا وتطبيقاتها"، معاملات ACM في الخوارزميات ، 5 (1): 9:1–17، doi : 10.1145/1435375.1435384 ، S2CID 2489447 .
  • فومين، فيدور ف.؛ ثيليكوس، ديميتريوس م. (2006)، "المجموعات المهيمنة في الرسوم البيانية المستوية: عرض الفرع والتسريع الأسي"، مجلة SIAM للحوسبة ، 36 (2): 281، doi : 10.1137/S0097539702419649 ، hdl : 2117/97398 ، S2CID 5232238 .
  • فورستر، كلاوس-تيكو. (2013)، "تقريب الهيمنة المتسامحة مع الأخطاء في الرسوم البيانية العامة"، وقائع ورشة العمل العاشرة حول الخوارزميات التحليلية والتوافقية ANALCO ، SIAM، الصفحات 25-32 ، doi : 10.1137/1.9781611973037.4 ، ISBN  978-1-61197-254-2.
  • غاري، مايكل رجونسون، ديفيد س. (1979). الحواسيب والاستعصاء: دليل لنظرية اكتمال NP . سلسلة كتب في العلوم الرياضية (  الطبعة الأولى). نيويورك: دبليو إتش فريمان وشركاه . ISBN 9780716710455MR 0519066 . OCLC 247570676 .​  ، ص  190، المسألة GT2.
  • هاس، روث؛ ويكسلر، توماس ب. (2004). "أعداد الهيمنة الموقعة للرسم البياني ومكمله". الرياضيات المتقطعة . 283 ( 1-3 ): 87-92 . doi : 10.1016/j.disc.2004.01.007 . ISSN 0012-365X . 
  • هاينز، تيريزا دبليو؛ هيديتنييمي، ستيفن تي؛ سلاتر، بيتر جيه (1998). أساسيات الهيمنة في الرسوم البيانية . مارسيل ديكر. ص 261-262 . ISBN  9780429157769.
  • هاينز، تيريزا دبليو؛ سلاتر، بيتر جيه (1998). "الهيمنة الزوجية في الرسوم البيانية". الشبكات . 32 (3): 199-206 . doi : 10.1002/(SICI)1097-0037(199810)32:3 < 199::AID-NET4 > 3.0.CO ; 2-F . ISSN 0028-3045 . 
  • هيديتنييمي، إس تي؛ لاسكار، آر سي (1990)، "ببليوغرافيا حول الهيمنة في الرسوم البيانية وبعض التعريفات الأساسية لمعاملات الهيمنة"، الرياضيات المتقطعة ، 86 ( 1-3 ): 257-277 ، doi : 10.1016/0012-365X(90)90365-O.
  • كانغ، ل.؛ شان، إ. (2020). "الدوال المهيمنة ذات الإشارة والدوال المهيمنة السالبة في الرسوم البيانية". في: هاينز، ت. و.؛ هيديتنييمي، س. ت.؛ هينينغ، م. أ. (محررون). موضوعات في الهيمنة في الرسوم البيانية . تطورات في الرياضيات. المجلد  64. تشام: سبرينغر. doi : 10.1007/978-3-030-51117-3_9 . ISBN 978-3-030-51117-3.
  • كان، فيجو (1992)، حول إمكانية تقريب مسائل التحسين الكاملة من فئة NP (ملف PDF) . أطروحة دكتوراه، قسم التحليل العددي وعلوم الحاسوب، المعهد الملكي للتكنولوجيا ، ستوكهولم{{citation}}: CS1 maint: postscript ( link ) .
  • كلاسينغ، رالف؛ لافوريست، كريستيان (2004)، "نتائج الصعوبة وخوارزميات التقريب لهيمنة k-tuple في الرسوم البيانية"، رسائل معالجة المعلومات ، 89 (2): 75-83 ، doi : 10.1016/j.ipl.2003.10.004.
  • ماهاديفان، جي؛ أفادايابان، إس؛ جوزيف، جيه بي؛ سوبرامانيان، تي (2012). "عدد الهيمنة الثلاثية المتصلة للرسم البياني". المجلة الدولية للتوافقية الرياضية . 3 : 93-104 .
  • مروان، حسين بومدين؛ شلالي، مصطفى (2015). "حول الهيمنة الآمنة في الرسوم البيانية". رسائل معالجة المعلومات . 115 (10): 786-790 . doi : 10.1016/j.ipl.2015.05.006 . ISSN 0020-0190 . 
  • ميشولام، روي (1 مايو 2003). "أعداد الهيمنة والتماثل" . مجلة نظرية التوافيق، السلسلة أ . 102 (2): 321-330 . doi : 10.1016/S0097-3165(03)00045-1 . ISSN 0097-3165 . 
  • باباديميتريو، كريستوس هـ.؛ ياناكاكيس، ميهايليس (1991)، "التحسين، والتقريب، وفئات التعقيد"، مجلة علوم الحاسوب والنظم ، 43 (3): 425-440 ، doi : 10.1016/0022-0000(91)90023-X
  • باريك، أبهاي ك. (1991)، "تحليل خوارزمية جشعة لإيجاد مجموعات مهيمنة صغيرة في الرسوم البيانية"، رسائل معالجة المعلومات ، 39 (5): 237-240 ، doi : 10.1016/0020-0190(91)90021-9 ، hdl : 1721.1/1201
  • راز، ر .؛ صفرا، س. (1997)، "اختبار منخفض الدرجة باحتمالية خطأ شبه ثابتة، وتوصيف PCP لـ NP باحتمالية خطأ شبه ثابتة"، وقائع الندوة السنوية التاسعة والعشرين لجمعية ACM حول نظرية الحوسبة ، ACM، ص 475-484 ، doi : 10.1145/258533.258641 ، ISBN  0-89791-888-6، S2CID 15457604 .
  • سامباثكومار، إي. (1989). "عدد الهيمنة العالمية للرسم البياني" . مجلة العلوم الرياضية والفيزيائية . 23 (5): 377-385 .
  • تاكاميزاوا، ك.؛ نيشيزيكي، ت .؛ سايتو، ن. (1982)، "قابلية الحساب الخطي للمسائل التوافقية على الرسوم البيانية المتسلسلة المتوازية"، مجلة ACM ، 29 (3): 623-641 ، doi : 10.1145/322326.322328 ، S2CID 16082154 .
  • تيل، جان آرني؛ فيلانجر، ينجفي (2012)، "خوارزميات FPT للهيمنة في الرسوم البيانية الخالية من الثنائيات"، في إبستين، ليا؛ فيراجينا، باولو (محرران)، الخوارزميات - ESA 2012: الندوة الأوروبية السنوية العشرون، ليوبليانا، سلوفينيا، 10-12 سبتمبر 2012، وقائع ، سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب ، المجلد  7501، سبرينغر، الصفحات 802-812 ، doi : 10.1007/978-3-642-33090-2_69 ، ISBN  978-3-642-33089-6.
  • فان رويج، JMM؛ نيدرلوف، J .؛ فان ديك، TC (2009)، “الشمول/الاستبعاد يلتقي بالقياس والقهر: الخوارزميات الدقيقة لحساب المجموعات المهيمنة”، Proc. الندوة الأوروبية السنوية السابعة عشر حول الخوارزميات، ESA 2009 ، ملاحظات محاضرة في علوم الكمبيوتر، المجلد.  5757، سبرينغر، ص 554-565 ، دوى : 10.1007 / 978-3-642-04128-0_50 ، ISBN  978-3-642-04127-3.

للمزيد من القراءة