Максимальне співвідношення ваги та субмодульні функції


10

Давши двосторонній графік з додатними вагами, нехай f : 2 U → R з f ( S ) рівний максимальній ваговій відповідності в графі G [ S ∪ V ] .G=(U∪V,E)f:2U→Rf(S)G[S∪V]

Чи правда, що - субмодульна функція?f


3
Як ти гадаєш? Ви намагалися довести / спростувати це?
— Yuval Filmus

Інтуїтивно здається, що це має бути правдою, але я не міг цього довести. Також я думаю, що якщо це правда, це повинен бути добре відомий результат, але я не міг знайти посилання.
— Джордж Октавіан Рабанка

2
Це справедливо для не зважених випадків, оскільки його можна звести до мінімуму скорочень. Не очевидно, як довести зважену версію ...
— Чао Сю

Розглянемо з вагами краю 1,1,1,2. K2,2
— Андрас Саламон

1
@ AndrásSalamon Схоже, що на останньому кроці ви припускаєте, що - добавка, що не відповідає дійсності. Максимальна відповідність S ∩ T може використовувати вершини , які вже були використані як узгодженням S ∖ T і T ∖ S . У мене зараз є докази цього, але, безумовно, більше, ніж до цього. fS∩TS∖TT∖S
— Георгій Октавіан Рабанка

Відповіді:


1

Визначення . Для заданого кінцевого набору множинна функція f : 2 A → R є субмодульною, якщо для будь-якого X , Y ⊆ A встановлено, що: f ( X ) + f ( Y ) ≥ f ( X ∪ Y ) + f ( X ∩ Y ) .Af:2A→RX,Y⊆A

f(X)+f(Y)≥f(X∪Y)+f(X∩Y).

Лемма Дано двосторонній графік з додатними ваговими ребрами, нехай f : 2 A → R + - функція, яка відображає S ⊆ A до значення максимальної ваги, що відповідає G [ S ∪ B ] . Тоді f є субмодульним.G=(A∪B,E)f:2A→R+S⊆AG[S∪B]f

Доказ. Фікс два безлічі і нехай M ∩ і M ∪ два паросполучення для графів G [ ( X ∩ Y ) ∪ B ] і G [ ( X ∪ Y ) ∪ B ] відповідно. Для доведення леми достатньо показати, що можна розділити ребра в M ∩ і M ∪ на два неперервні співпадіння M X і M YX,Y⊆AM∩M∪G[(X∩Y)∪B]G[(X∪Y)∪B]M∩M∪MXMYдля графіків і G [ Y ∪ B ] відповідно.G[X∪B]G[Y∪B]

Краї і M ∪ утворюють сукупність чергуються контурів і циклів. Нехай C позначимо цю колекцію і зауважимо , що ні цикл C не містить вершин з X ∖ Y або Y ∖ X . Це справедливо, оскільки M ∩ не відповідає цим вершинам.M∩M∪CCX∖YY∖XM∩

Нехай безліч шляхів в C , щонайменше з однією вершиною в X ∖ Y і нехай Р У безлічі шляхів в C , щонайменше з однією вершиною в Y ∖ X . Дві такі стежки зображені на малюнку нижче.PXCX∖YPYCY∖X

введіть тут опис зображення

Претензія 1. . PX∩PY=∅

Припустимо від протилежного , що існує шлях . Нехай й вершина в X ∖ Y на шляху Р і аналогічно нехай у вершини в Y ∖ X на шляху P . Зауважу , що оскільки ні х , ні у належить X ∩ Y вони не належать до согласующим М П за визначенням, і , отже , вони є кінцевими точками шляху Р . Причому, оскільки і x іP∈PX∩PYxX∖YPyY∖XPxyX∩YM∩Px знаходяться в A , шлях P має рівну довжину, і оскільки він є змінним шляхом, або перший, або останній край належать M ∩ . Тому M ∩ відповідає або x, або y , що суперечить визначенню і доводить твердження.yAPM∩M∩xy

Нехай і M Y = ( P X ∩ M ∩ ) ∪ ( ( C ∖ P X ) ∩ M ∪ ) . Зрозуміло, що M X ∪ M Y = M ∩ ∪ M ∪

MX=(PX∩M∪)∪((C∖PX)∩M∩)
MY=(PX∩M∩)∪((C∖PX)∩M∪).
MX∪MY=M∩∪M∪ і . Для доведення теореми залишається показати, що M X і M Y є дійсними відповідниками для G [ X ∪ B ] і G [ Y ∪ B ] відповідно. Щоб побачити, що M X є дійсним збігом для G [ X ∪ B ], спочатку зауважте , що жодна вершина Y ∖ X не відповідає MMX∩MY=M∩∩M∪MXMYG[X∪B]G[Y∪B]MXG[X∪B]Y∖X оскільки P X не перетинає Y ∖ X за п. 1, а M ∩ не перетинає Y ∖ X за визначенням. Таким чином, M X використовує тільки вершини X ∪ B . По-друге, зауважте, що кожна вершина x ∈ X узгоджується щонайменше одним ребром M X, оскільки в іншому випадку x належить або два ребра M ∪, або два ребра M ∩ , що суперечить визначенню. Це доводить, що M XMXPXY∖XM∩Y∖XMXX∪Bx∈XMXxM∪M∩MXє дійсною відповідністю для ; показуючи, що M Y є дійсним відповіддю для G [ Y ∪ B ] , подібний.G[X∪B]MYG[Y∪B]

MXMYMYC′≐C∖PX∖PYXΔYMX=(PX∩M∪)∪(PY∩M∩)∪(C′∩M∩)MYXYM∩M∪
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.