反向图谱问题?


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通常情况下,先构造一个图,然后询问有关邻接矩阵(或类似Laplacian的一些近亲)的特征值分解(也称为图的光谱)的问题。

但是反向问题呢?给定特征值,可以(有效地)找到具有该光谱的图吗?n

我怀疑总体上这很难做到(可能相当于GI),但是如果您稍微放松一些条件怎么办?如果您使条件不存在多个特征值怎么办?允许具有某个距离度量的“接近”光谱的图怎么样?

任何参考或想法都将受到欢迎。

编辑

正如Suresh指出的那样,如果允许带有自循环的无向加权图,那么这个问题就变得微不足道了。我希望能获得关于无向,无权的简单图的答案,但我也对简单的无权有向图感到满意。


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我认为您可能需要将问题修改为“没有自循环的未加权无向图”或类似的东西?我可以想象用所需的特征值构造对角矩阵,并将其声明为具有加权自环的断开图吗?
Suresh Venkat 2010年

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即使是简单的问题(我不知道答案)是如何构造简单连通图,其前几名的特征值给出
雅罗斯拉夫Bulatov

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说明问题(具有简单无向图的版本)的另一种方法是:给定n个实数(以某种格式),确定是否存在n个对角线为零的对称0/1矩阵,以使其n个特征值为给定数字。
伊藤刚(Tsuyoshi Ito)2010年

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@Yaroslav:我不确定,但是这个问题比给出所有n个特征值的情况听起来更难。
伊藤刚(Tsuyoshi Ito)2010年

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微小的观察:如果我们对特征值没有限制,那么这个问题就很难解决(甚至不包括算法部分),因为这将暗示特征值众所周知的57正则Moore图的(不存在)存在。
张显之张张之之2010年

Answers:



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甚至询问是否存在具有给定频谱的图形都是一个难题。这由确定是否存在周长5直径2和阶数3250的谱(如果存在)已知的开放问题证明。


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定义您的问题的另一个障碍是,它们是等谱图(相同的特征值),但不是同构图。因此,在这种情况下,给定一个特征值列表,您想要哪个图?也许您只是想要一种算法来返回此类非同构图集中的一个随机元素?


我在考虑从等光谱图空间采样的思路,但是好像我们正在迅速陷入GI等效问题(因此在上面我的评论)。为了简单起见,我们可以限制所有不同的特征值(如果IIC确保唯一的图形,则可以使用这些特征值),但我实际上只是在尝试了解已知的或未知的东西。
user834 2010年

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我认为不同的特征值不能确保可重构性,这是7个节点上的等光谱图的光谱yaroslavvb.com/upload/save/cstheory-isospectral.png
Yaroslav

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我喜欢随机元素的公式。我想知道它是否等同于GI。我对随机元素表示感兴趣的原因之一是,我在与Arora和Steurer的论文中就独特游戏提出了一个问题,即具有特定频谱的图是否可以用作小集合的扩展。凭直觉,人们可能希望具有此光谱的随机图将是所有设置大小的最佳扩展器,因此对反向光谱的了解可能会很有用。
波阿斯·巴拉克

@Yaroslav:谢谢您的链接,也感谢您纠正我!
user834 2010年

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@ user834:回复:您对GI等效问题的评论。请注意,可以在多项式时间内确定具有有限特征值多重性的图(特别是没有多个特征值的图)的同构。
约书亚·格罗肖
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