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树分解 tree decomposition

软件工程小施同学 发布时间:2021-08-11 17:31:19 ,浏览量:0

树分解,属于分解法(Decomposition Method)的一种,也被称为集团树,连接树和连接树,是将图形映射到相关树(Related Tree)的一种方法。

它的主要特性是可以有效地计算原始图的某些属性(例如,独立多项式)。

图的树分解不是唯一的,也不需要与原始图同构。

树分解常常与树的宽度(Treewidth,简称树宽)的概念联系在一起。

在最佳树分解中,映射到任何树顶点的原始图顶点数被称为树宽。

如图所示,假设现有图G =(V,E),G的树分解是一对(T,χ),其中T =(N,F)是树,并且χ:N→2V为每个节点分配一组顶点 (称为节点的包),满足以下条件:

1.对于每个顶点v∈V,存在节点i∈N使得v∈χ(i)。

2.对于每一条边(v,w)∈E,存在一个i∈N且v∈χ(i)且w∈χ(i)。

3.对于每个i,j,k∈N:如果j位于i和k之间的路径上,则χ(i)∩ χ(k)⊆ χ(j)。

树分解的宽度定义为maxi∈N| x(i)| -1,并且图的树宽是所有树分解中的最小宽度。

该图例对应的树分解如下图所示。

AI中的寻路算法主要分盲目式搜索和启发式搜索两种,同图论中的最短路径问题相联系,在图论的数据结构上进行实现。图论中的深度优先搜索算法(DFS)和广度优先搜索算法(BFS)以及Dijksrta最短路径贪心算法都属于盲目式搜索算法。

在AI和概率推理领域中,树分解又称为团树,可以用来提高推理效率,并且给约束满足问题(constraint satisfaction problem)和 NP-hard 问题提供了求解答案,提高了图论在AI方面的效率,比如优化了机器人寻路的方案。

【描述来源:Abseher, M., Dusberger, F., Musliu, N., & Woltran, S. (2015). Tree Decomposition Features.】

树分解法可用于求解约束满足问题(constraint satisfaction problem)和 NP-hard 问题,目前更专注于生成最小宽度的树分解,未来更适合用于社交图数据(social graph data)的处理,有利于改进图形建模和改进对现实网络数据的推理。

https://www.jiqizhixin.com/graph/technologies/cd487b54-433c-4fc2-bf3a-b52c49c413e0

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