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最小点覆盖、最大独立集、支配

最小点覆盖是指在图中选择最少的点,使得所有的边至少有一个端点被选中。

结论:二分图的最小点覆盖就是最大匹配数。
首先可以证明:最小点覆盖大于等于最大匹配。

  • 因为最大匹配给出了完全没有公共端点的若干条边,要确保这些边都至少有一个端点被选中,那么至少需要选取与边数相同数量的点。

其次可以构造一个等于最大匹配数的覆盖方案,即可确认前述证明的下界可行。
假定对图 G 已经求到一个最大匹配。
现在从左侧的未匹配点出发寻找增广路,很显然不能找到。当寻找结束后,左侧未访问的点和右侧访问了的点的集合就是最小点覆盖。
首先这个操作出来的点就是点覆盖,因为对于

  • 对于匹配边,是从右到左访问,
    • 如果这条边被访问过,那么右侧点被访问过,那么右侧选中;
    • 如果这条边没被访问过,则左侧未访问,那么左侧选中。
  • 对于非匹配边,是从左到右访问,
    • 如果这条边被访问过,那么左侧先访问,并进入右侧,右侧被访问过,那么右侧选中;
    • 如果这条边没被访问过,说明左侧点未访问,则左侧选中。
      综上,对于匹配边和非匹配边,都有一边是选中的,即实现点覆盖。

现在要证明选中的点数跟匹配数是一样的,很显然,对于匹配边,我们已经正好选了这么多点了。也就是我们需要证明非匹配边中选取的点并不额外增加点数,即一定都是对应另外一条匹配边的。

  • 对于非匹配边,是从左到右访问,
    • 如果这条边被访问过,那么左侧先访问,并进入右侧,右侧被访问过,那么右侧选中。此情况下,右侧必然有另外一条匹配边,否则这形成了一条增广路(从左侧未匹配点开始,到右侧一个未匹配点结束)。
    • 如果这条边没被访问过,说明左侧点未访问,则左侧选中。我们的增广是从左侧未匹配点出发的,如果左侧点未访问,则左侧点一定是匹配过的。
      综上,选取的点数就是最大匹配数。所以最小点覆盖等于最大匹配。
http://www.jsqmd.com/news/955168/

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