怎么证明权重不相同的加权无向图的最小生成树是唯一的 (图论)
轉(zhuǎn)自:https://blog.csdn.net/liangzhaoyang1/article/details/51602926
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設(shè)G是所有邊權(quán)均不相同的無(wú)向聯(lián)通圖。
證明一:
首先,易證圖G中權(quán)值最小的邊一定是最小生成樹(shù)中的邊。(否則最小生成樹(shù)加上權(quán)值最小的邊后構(gòu)成一個(gè)環(huán),去掉環(huán)中任意一條非此邊則形成了另一個(gè)權(quán)值更小的生成樹(shù))。
之后用反證法,假設(shè)G存在倆個(gè)不同的最小生成樹(shù)
①.設(shè)G的倆個(gè)不同的最小生成樹(shù)T1 T2,設(shè)這倆顆生成樹(shù)的并集為子圖G1,G1為連通圖且T1 T2顯然為G1的最小生成樹(shù),由首先可得知倆顆生成樹(shù)至少包含一條公共邊,將G1中兩顆生成樹(shù)的公共邊刪去,得到子圖G2。G2由一個(gè)或多個(gè)連通分量組成,其中至少有一個(gè)連通分量的最小生成樹(shù)不唯一(否則若所有連通分量的最小生成樹(shù)唯一,則將刪掉的公共邊加上,則T1等于T2,這與假設(shè)相矛盾)。
②.對(duì)其中一個(gè)最小生成樹(shù)不唯一的連通分量設(shè)為H,若H中點(diǎn)數(shù)>2,重復(fù)①的操作。否則H中只有倆個(gè)點(diǎn),由于所有邊權(quán)值不同,顯然最小生成樹(shù)唯一,這與①中的最后一句相矛盾。
綜上,所有邊權(quán)均不相同的無(wú)向圖最小生成樹(shù)是唯一的。
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證明二:
設(shè)T,T’為G的倆個(gè)最小生成樹(shù),設(shè)T的邊集E(T)={e1,e2,...,em},T'的邊集E(T')={e'1,e'2,...,e'm}。
設(shè)ek滿足ek≠e'k且k最小,由于所有邊權(quán)值不同,不妨假設(shè)weight(ek)<weight(ek'),則將ek加入到T',T'中構(gòu)成環(huán),易知環(huán)中不包含e'1,e'2,...,e'k-1(否則在T中有包含ek的環(huán)),將環(huán)中任意非ek邊刪掉后得到了權(quán)值更小的生成樹(shù),這與T‘為最小生成樹(shù)相矛盾,故G最小生成樹(shù)唯一。
還有一個(gè)更強(qiáng)的結(jié)論:同一個(gè)圖不同最小生成樹(shù)的邊權(quán)重序列相同。
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總結(jié)
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