围长(girth)是图论中的一个概念,指在一个无向图中,最短的环的长度。如果图中不含任何环,则定义其围长为无限大。例如,一个正方形的围长为4,而一个三角网格的围长为3。显而易见的,一个围长为4的图不含三角形。
定义
围长(girth)是图论中的一个概念,指在一个无向图中,最短的环的长度。
笼
围长为g的最小的三次图(度为三的正则图)被称为g-笼(g-cage),又被称为(3,g)-笼((3,g)-cage)。著名的
彼得森图(Peterson Graph)就是最小的5-笼。一个围长对应笼的个数不一定为1,例如围长为10时,存在三种不同构的笼。
关系
直观上,围长越长,意味着图较为稀疏,染色数可能会偏多。但
Erdős在1959年的论文中提出了,对于任意的k和l,存在一个图,满足其围长大于l,且其染色数大于k。后来又有人提出了更紧的界。
定理
命题1.3.2:任意包含至少一个圈的图满足g(G)≤2diam(G)+1。
证明:设C为G的一个最短圈.如果g(G)≥2diam(G)+2,则C包含两个顶点使得它们在C 中的距离至少是diam(G)+1. 在G中,这两个顶点之间的距离更短,而连接它们之间的最短路P不是C的子图,所以P包含一条C-路xPy。将C中两条x-y路中短的一条与路xPy连接在一起,将形成一个比C更短的圈,矛盾.
图G的中心点是指能使得它到任何其他顶点的距离尽可能小的顶点,这个最短距离称为半径并记为radG.所以,严格地说,.
命题1.3.3:设G是一个半径至多为k且最大都至多为d>=3的图,则G的顶点个数小于.
证明: 设z是G的一个中心点而是G中到z距离为i的顶点集,则.显然=1且<=d.对每个i>=1,因为中的每个顶点均为中的某个顶点的邻点,且的每个顶点在中至多有d-1个邻点(由于它还有一个邻点在中),所以。对所有i<k用归纳假设,有,这蕴含着.
类似地,假设G的最小度和围长均较大,可找到G的阶的下界。
定理1.3.4(Alon,Hoory and Linial,2002):
设G是一个图。如果且,则。
定理1.3.4保证了一个相对于|G|的较短圈的存在性。可以得到以下更一般的界:
推论1.3.5:若,则.
证明:如果g:=g(G)是偶数,则
当g是奇数时,
因为,故结论成立。