如何證明 Minimum Dominating Set 是 np hard 問題?

時間 2021-05-31 05:40:30

1樓:好地方bug

瀉藥,可以從點覆蓋問題(Vertex Cover Problem)規約。我先形式化描述一下這兩個問題,為了規約方便,我們考慮支配集問題(Dominating Set Problem)的判定性版本。

Input:無向圖 和乙個正整數 。

Output:是否存在乙個大小不超過 的點子集 ,使得每條邊的兩個端點,至少有乙個在 中(即被端點覆蓋)。(我們稱 是大小不超過 的點覆蓋)

Input:無向圖 和乙個正整數 。

Output:是否存在乙個大小不超過 的點子集 ,使得 中的每個點,要麼在 中,要麼有個鄰居在 中(即被它鄰居支配)。(我們稱 是大小不超過 的支配集)

定理:Dominating Set Problem是NPC的。

證明:對於任意乙個Vertex Cover Problem的例項 ,我們構造乙個Dominating Set Problem的例項 :

首先 是 的乙個複製,接下來對於 中的任意一條邊 ,我們在 中新增乙個點 ,並且新增邊 。

那麼我們可以斷言,如果 回答的是yes,當且僅當 回答的也是yes。

:考慮 的乙個大小不超過 的點覆蓋 ,顯然 也同樣是 的支配集,並且大小不超過 。

:考慮 的乙個大小不超過 的支配集 ,我們將 中那些不是 中的點,換到他的鄰居上,得到 (比如 ,那麼把 去掉,加入 或者 )。由於 能支配的點, 也能支配,所以 依舊是個支配集,並且 只包含 中的點。

現在由於 中的點都被 支配了,所以在 中,每條邊都會被 覆蓋。所以 是大小不超過 的, 的點覆蓋。證畢。

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