最大重量匹配和亚模块功能


10

给定一个二分图与正权让˚F :2 Ü → [R与˚F (小号)等于图中的最大重量匹配ģ [ 小号∪ V ]。G=(U∪V,E)f:2U→Rf(S)G[S∪V]

是亚模函数,这是真的吗?f


3
你怎么看?您是否尝试过证明/反证?
— Yuval Filmus's

直觉上似乎应该是对的,但我无法证明这一点。我也认为,如果确实如此,那应该是一个众所周知的结果,但是我找不到参考。
— 乔治·奥克塔维安·拉班卡

2
对于未加权的情况,这是正确的,因为它可以减少到最小切割。如何证明加权版本并不明显...
— 徐超,

考虑与边权1,1,1,2。K2,2
— 安德拉斯·萨拉蒙

1
@AndrásSalamon似乎在最后一步中,您假设是可加的,但事实并非如此。最大匹配小号∩ 牛逼可能使用已经被使用的两个匹配顶点的小号∖ ŧ和牛逼∖ 小号。我现在对此有一个证明,但绝对比这更多。fS∩TS∖TT∖S
— 乔治·奥克塔维安·拉班卡

Answers:


1

定义。对于给定的有限集合,一组函数˚F :2 甲 → [R是子模如果对于任何X ,ÿ ⊆ 甲它认为: ˚F (X )+ ˚F (Ý )≥ ˚F (X ∪ Ý )+ ˚F (X ∩ ÿ )。Af:2A→RX,Y⊆A

f(X)+f(Y)≥f(X∪Y)+f(X∩Y).

引理 给定一个二分图具有正的边权重,让˚F :2 甲 → [R +是映射函数小号⊆ 甲最大重量匹配的中值G ^ [ 小号∪ 乙]。那么f是次模的。G=(A∪B,E)f:2A→R+S⊆AG[S∪B]f

证明。 修复两组和让中号∩和中号∪是用于图2对集ģ [ (X ∩ Ý )∪ 乙]和G ^ [ (X ∪ Ý )∪ 乙]分别。为了证明该引理就足以表明它可以在边缘分区中号∩和中号∪成两个不相交匹配数中号X和中号ÿX,Y⊆AM∩M∪G[(X∩Y)∪B]G[(X∪Y)∪B]M∩M∪MXMY对于图和G ^ [ ÿ ∪ 乙]分别。G[X∪B]G[Y∪B]

的边缘和中号∪形成的交替的路径和循环的集合。令C表示该集合,并观察到C的任何循环都不包含来自X ∖ Y或Y ∖ X的顶点。这适用,因为中号∩不匹配的顶点。M∩M∪CCX∖YY∖XM∩

设为C中具有至少一个顶点在X ∖ Y中的路径的集合,并使P Y为C中具有至少一个顶点在Y ∖ X中的路径的集合。下图描述了两个这样的路径。PXCX∖YPYCY∖X

在此处输入图片说明

权利要求1 。 PX∩PY=∅

通过矛盾存在一个路径假设。令x为路径P上X ∖ Y的顶点,类似地,令y为路径P上Y ∖ X的顶点。观察,由于既不X也不ÿ属于X ∩ ý他们不属于该匹配中号∩由定义,因而他们是路径的端点P。而且,由于x和P∈PX∩PYxX∖YPyY∖XPxyX∩YM∩Px是甲,路径 P具有偶数长度并且由于它是交错路径中,第一或最后边缘属于中号∩。因此中号∩匹配或者 X或 Ý,这违背的定义和证明了权利要求。yAPM∩M∩xy

让 和 中号Ý = (P X ∩ 中号∩)∪ ((ç ∖ P X)∩ 中号∪)。 很显然,中号X ∪ 中号Ÿ = 中号∩ ∪ 中号∪ 和中号X ∩ 中号X因为P X

MX=(PX∩M∪)∪((C∖PX)∩M∩)
MY=(PX∩M∩)∪((C∖PX)∩M∪).
MX∪MY=M∩∪M∪。为了证明这一点仍然是表明定理中号X和中号ÿ是有效匹配数 ģ [ X ∪ 乙]和 G ^ [ ÿ ∪ 乙]分别。地看到,中号X为有效匹配数 ģ [ X ∪ 乙]首先观察到的是没有的顶点 ý ∖ X是由匹配的中号MX∩MY=M∩∩M∪中号X中号ÿG[X∪乙]G[ÿ∪乙]中号XG[X∪乙]ÿ∖X中号XPX不相交通过权利要求1,和中号∩不相交ý ∖ X的定义。因此,中号X只使用的顶点X ∪ 乙。第二观察到每个顶点X ∈ X是由最多一个边缘匹配中号X因为否则X属于的任两个边缘中号∪或的两个边缘中号∩,矛盾的定义。这证明了M Xÿ∖X中号∩ÿ∖X中号XX∪乙X∈X中号XX中号∪中号∩中号X为有效的对照 ; 表示中号ý为有效匹配数ģ [ ÿ ∪ 乙]是相似的。G[X∪乙]中号ÿG[ÿ∪乙]

看起来很棒!作为一个小建议:的定义和中号ÿ不是对称的,所以你的最终宣称“ 中号MXMÿ ...相似”的不是立即的。它更清楚(我认为)如果你让 ç “ ≐ ç ∖ P X ∖ P Ÿ表示连接部件没有接触到任何顶点 X Δ Ÿ,然后设置中号X = (P X ∩ 中号∪)∪ (P ÿ ∩ 中号∩)中号ÿC′≐C∖PX∖PÿXΔÿ和中号ÿ是具有相同 X和 ÿ交换,然后将最后一个中号∩改变到中号∪。中号X=(PX∩中号∪)∪(Pÿ∩中号∩)∪(C′∩中号∩)中号ÿXÿ中号∩中号∪
— 安德鲁·摩根
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.