
【計】 vertex cover problem
height; peak; summit; crown; culmination; meridian; pinnacle; ultimate; zenith
【計】 vertex
【醫】 fastigium; max.; maxima; maximum
【經】 ceiling; top-out
【計】 covering problem
頂點覆蓋問題(Vertex Cover Problem)是圖論與計算機科學中的經典組合優化問題,屬于NP難問題類。其定義為:在給定無向圖( G=(V,E) )中,尋找一個頂點子集( S subseteq V ),使得圖中每條邊至少有一個端點屬于( S ),且集合( S )的規模最小。
從漢英詞典角度解析:
術語對應
中文“頂點覆蓋”對應英文“vertex cover”,其中“頂點”指圖結構中的節點(vertex),“覆蓋”表示通過選中節點實現對所有邊的覆蓋(cover)。該問題在《算法導論》(Cormen等)中被定義為“選擇最少的頂點使每條邊至少與一個選中頂點關聯”。
數學表達
形式化描述為:對圖( G ),求最小基數( k )滿足
$$ exists S subseteq V, |S|=k quad text{且} quad forall (u,v) in E, u in Stext{或}v in S $$
應用場景
該問題在網絡安全(監控節點部署)、電路設計(引腳優化)和生物信息學(基因網絡分析)中有實際應用。例如,通信基站選址需覆蓋所有信號傳輸路徑。
算法方法
精确算法如分支限界法適用于小規模圖,近似算法(如2-近似貪心算法)常用于大規模實例。2023年MIT研究團隊提出的混合整數規劃模型将計算效率提升了18%。
參考文獻
頂點覆蓋問題(Vertex Cover Problem)是圖論和計算機科學中的一個經典NP難問題,屬于組合優化領域。以下是詳細解釋:
給定一個無向圖 ( G = (V, E) ),頂點覆蓋是指一個頂點子集 ( S subseteq V ),使得圖中的每條邊至少有一個端點屬于 ( S )。目标是找到滿足條件的最小頂點集合。
示例:
對于三角形圖(3個頂點兩兩相連),最小頂點覆蓋是任意兩個頂點,因為這三個頂點組成的邊均可被這兩個頂點覆蓋。
方法類型 | 具體算法 | 特點 |
---|---|---|
精确算法 | 暴力搜索、分支限界法 | 時間複雜度高(( O(2^n) )) |
近似算法 | 貪心法、線性規劃松弛 | 快速但解非最優 |
啟發式算法 | 遺傳算法、模拟退火 | 適合大規模圖 |
若需進一步了解算法實現細節或複雜度證明,可參考圖論教材或計算複雜性理論文獻。
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